ES2220791T3 - Dispersiones de polimeros para la prevencion y la lucha contra los incendios con compatibilidad mejorada con el medio ambiente. - Google Patents

Dispersiones de polimeros para la prevencion y la lucha contra los incendios con compatibilidad mejorada con el medio ambiente.

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ES2220791T3 ES01958055T ES01958055T ES2220791T3 ES 2220791 T3 ES2220791 T3 ES 2220791T3 ES 01958055 T ES01958055 T ES 01958055T ES 01958055 T ES01958055 T ES 01958055T ES 2220791 T3 ES2220791 T3 ES 2220791T3
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Veronika Gehler
Erich Kuester
Daniel Roulands
Dieter Wehrhahn
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Abstract

Dispersiones de polímeros agua-en-aceite constituidas por una fase orgánica continua, prácticamente no miscible con agua y polímeros hinchables, reticulados, distribuidos finamente en la misma y, en caso dado, productos auxiliares, caracterizadas porque presentan un contenido en monómeros residuales menor que 1.000 ppm

Description

Dispersiones de polímeros para la prevención y la lucha contra los incendios con compatibilidad mejorada con el medio ambiente.
La presente invención se refiere a dispersiones de polímeros agua-en-aceite, constituidas por una fase orgánica continua y por polímeros hinchables en agua, reticulados, finamente distribuidos en la misma, presentando éstos un contenido residual en monómeros menor que 1.000 ppm. La presente invención se refiere, además, a un procedimiento para la obtención de las dispersiones de polímeros según la invención. Además la presente invención se refiere a dispositivos para la protección y la lucha contra los incendios y al empleo de las dispersiones de polímeros según la invención.
Para la protección y la lucha eficaz contra los incendios se emplean aditivos con propiedades espesantes para aumentar la viscosidad del agua para extinguir los incendios con el fin de conseguir una adherencia mejorada, en comparación con la del agua, del agente para la extinción del incendio sobre las superficies, especialmente sobre superficies inclinadas. La mayoría de los aditivos conocidos para el agua para la extinción de incendios están constituidos por polímeros hinchables en agua, que, sin embargo, están limitados en cuánto a sus posibilidades de aplicación debido a su morfología granular, sólida.
Para eliminar éste inconveniente se utilizan, recientemente, dispersiones de polímeros en forma de emulsiones de agua-en-aceite, como las que se han descrito en la publicación EP 0 774 279 B1. Éstas emulsiones están constituidas por una fase oleaginosa, continua, en la que están dispersadas partículas de un polímero hinchable en agua, reticulado. Las partículas del polímero tienen tamaños de partícula menor que 2 mm, con lo que resultan tiempos de hinchamiento extremadamente cortos menores que 3 segundos. Además de su elevada capacidad para la absorción de agua, las emulsiones de agua-en-aceite presentan las propiedades de un agente espesante de tal manera, que, tras el mezclado con agua, se obtiene un agente para la extinción de incendios o bien un agente para la protección contra los incendios altamente viscoso, que se adhiere perfectamente sobre cualquier tipo de superficie, especialmente en las superficies inclinadas.
El inconveniente de todos los aditivos para el agua para la extinción de incendios consiste en su compatibilidad con el medio ambiente comparativamente pequeña, especialmente su efecto tóxico frente a los microorganismos, tales como por ejemplo algas y delfines. Como medida de la toxicidad de una substancia frente a las algas se utilizan los valores EC_{50}, que se determinan según la Directiva OECD 201 y como medida para la toxicidad frente a los delfines se emplean los valores correspondientes EC_{50}, que se determinan según la Directiva OECD 202. Debido a su toxicidad frente a las algas o bien frente a los delfines se han clasificado los aditivos conocidos para el agua para la extinción de incendios según el derecho europeo como "peligrosos para el medio ambiente" y tiene que caracterizarse con el símbolo de peligrosidad "N". El empleo de aditivos para el agua para la extinción de incendios según el estado de la técnica es cuestionable desde el punto de vista ecológico ante todo cuando se utilizan en la naturaleza libre, es decir fuera de los lugares que están equipados con una canalización o con pilas para la retención del agua, tal como por ejemplo en el caso de los incendios de los bosques o de los matorrales.
La tarea de la presente invención consiste, por lo tanto, en poner a disposición dispersiones de polímeros compatibles con el medio ambiente, que puedan emplearse como aditivos para las aguas para la extinción de incendios.
La tarea se resuelve según la invención por medio de la puesta a disposición de dispersiones de polímeros agua-en-aceite, que están constituidas por una fase orgánica continua, prácticamente no miscible con agua, y por polímeros hinchables en agua, reticulados, finamente distribuidos en la misma y, en caso dado, productos auxiliares, presentando las dispersiones de polímeros agua-en- aceite un contenido en monómeros residual menor que 1.000 ppm.
Una dispersión de polímeros agua-en-aceite abarca tanto una emulsión de polímeros como también una suspensión de polímeros, como las que se han descrito por ejemplo en la publicación Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1988, Vol. A11, página 254, que se incorpora aquí como referencia y, por lo tanto, se considera parte integrante de la divulgación.
Como monómeros residuales en el sentido de la presente invención se entenderán los monómeros que se utilizan en una reacción de polimerización y que no se transformen durante la polimerización, que, por lo tanto, permanecen químicamente inalterados tras la polimerización en la dispersión de los polímeros.
Los polímeros contenidos en las dispersiones de polímeros, según la invención, de agua-en-aceite, están constituidos por una clase de productos que se preparan preferentemente mediante polimerización en emulsión con inversión de las fases. En éste caso se generan polímeros hinchables en agua, reticulados, finamente distribuidos en una fase orgánica continua, prácticamente no miscible con agua, con adición de emulsionantes de agua-en-aceite.
Para la obtención de los polímeros se añaden los monómeros a la fase orgánica en forma de disolución de monómeros, constituida por monómeros adecuados y, preferentemente, al menos un agente de reticulación bifuncional. Según la invención la disolución de los monómeros contiene al menos un monómero hidrófilo, polimerizable. Éste puede estar constituido sin embargo también por una mezcla de dos o varios monómeros del grupo de los monómeros hidrófilos.
Los monómeros hidrófilos son, por ejemplo, substancias, que están constituidas - por ácidos carboxílicos y por anhídridos de ácidos carboxílicos olefínicamente insaturados, especialmente ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico, ácido crotónico, ácido glutacónico, ácido maleico y anhídrido del ácido maleico y sus sales solubles en agua,
- por ácidos sulfónicos olefínicamente insaturados, especialmente ácidos vinilsulfónicos, alifáticos o aromáticos, tales como por ejemplo ácido vinilsulfónico, ácido alilsulfónico, ácido estirenosulfónico, especialmente ácidos acril- y metacrilsulfónicos, tales como por ejemplo acrilato de sulfoetilo, metacrilato de sulfoetilo, acrilato de sulfopropilo, metacrilato de sulfopropilo, ácido 2-hidroxi-3-metacril-oxipropilsulfónico y ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico (AMPS) y sus sales solubles en agua, y
- por derivados solubles en agua o bien dispersables en agua de los ácidos acrílico y metacrílico, especialmente acrilamida, metacrilamida, acrilamidas n- alquilsubstituidas, acrilato de 2-hidroxietilo, metacrilato de 2-hidroxietilo, acrilato de hidroxipropilo, metacrilato de hidroxipropilo, un (met)acrilato de alquilo con 1 a 4 átomos de carbono y acetato de vinilo.
De manera preferente la disolución de los monómeros contiene, a modo de monómeros, ácido acrílico y/o derivados del ácido acrílico, de forma especialmente preferente al menos una sal del ácido acrílico y acrilamida y de una forma muy especialmente preferente una mezcla constituida por ácido acrílico, acrilamida y una sal del ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico.
Además de uno o varios monómeros hidrófilos, la disolución de los monómeros contiene, preferentemente, adicionalmente desde 0,1 hasta 1% en peso de un agente de reticulación bifuncional. El grado de reticulación del polímero influye decisivamente sobre la viscosidad y, por lo tanto, sobre las propiedades de adherencia del polímero resultante. Preferentemente se emplearán a modo de reticulantes la metilenbisacrilamida, el (met)acrilato de alilo, el ftalato de dialilo, el di(met)acrilato de polietilenglicol, el di(met)acrilato de tetraetilenglicol, el di(met)acrilato de trietilenglicol, el di(met)acrilato de dietilenglicol, el di(met)acrilato de glicerina, el (met)acrilato de hidroxipropilo o el tri(met)acrilato de trimetilolpropano. De forma especialmente preferente se empleará como agente reticulante el cloruro de trialilmetilamonio.
Para la preparación de la polimerización y la fabricación de la dispersión agua- en-aceite que contienen monómeros se añadirá a la disolución de los monómeros a una fase orgánica, que contenga un emulsionante agua-en-aceite.
Como fases orgánicas pueden emplearse, en principio, todas las substancias conocidas por el técnico en la materia para una polimerización en emulsión inversa. En una forma preferente de realización de ésta invención se emplearán ésteres de ácidos grasos a modo de fase orgánica. De forma especialmente preferente se emplearán ésteres de los ácidos grasos lineales saturados o bien insaturados, especialmente de los ácidos grasos con una longitud de la cadena alquilo mayor que 11 átomos de carbono, de forma especialmente preferente del ácido láurico, mirístico, palmítico, esteárico y oléico con alcoholes. Como componentes alcohólicos se emplearán, preferentemente, alcoholes de cadena corta, preferentemente alcoholes con 1 a 4 átomos de carbono. Del mismo modo se emplearán, preferentemente, alcoholes superiores, monorramificados, que se obtienen preferentemente mediante una síntesis de Guerbet. Mediante el empleo de éstas substancias se obtienen dispersiones de polímeros agua-en-aceite, que presentan una toxicidad muy baja para los delfines, medida según la Directiva OECD 202. Especialmente se obtienen mediante el empleo de la fase orgánica preferente, dispersiones de polímeros de agua-en-aceite, que presentan un valor EC_{50} determinado según la Directiva OECD 202, mayor que 10 mg/l.
Los ésteres de los ácidos grasos se emplearán solos o, preferentemente, en mezcla con un hidrocarburo o con una mezcla constituida por hidrocarburos, presentando el hidrocarburo o la mezcla formada por los hidrocarburos un punto de ebullición menor que 200ºC. De una manera muy especialmente preferente se emplearán, para ésta finalidad, los denominados aceites blancos procedentes de la destilación del petróleo o ligroína con un intervalo de ebullición de 150-200ºC.
De manera preferente se empleará la fase orgánica en una cantidad de un 20 hasta un 80% en peso, referido a la cantidad de la dispersión.
Como emulsionantes se añadirá a la fase orgánica desde un 0,5 hasta un 10% en peso, referido a la cantidad de la dispersión, de un emulsionante liposoluble. Preferentemente se emplearán emulsionantes del grupo de los tensioactivos. De manera especialmente preferente se emplearán ésteres de sorbitan, ésteres del ácido ftálico, glicéridos de los ácidos grasos y derivados etoxilados de los mismos. De una forma muy especialmente preferente se emplearán emulsionantes polímeros con el nombre comercial Hypermer® (de ICI, Londres, Inglaterra).
Una vez concluida la polimerización se añaden a la dispersión de polímeros preferentemente un eliminador de los monómeros residuales. La adición se dimensionará de tal manera, que el contenido en monómeros residuales en la dispersión de polímeros resultante agua-en-aceite sea menor que 1.000 ppm.
Los destructores de los monómeros residuales en el sentido de la presente invención son substancias que modifican a los monómeros polimerizables por medio de una reacción química de tal manera, que éstos ya no son polimerizables sino que ya no son monómeros en el sentido de la presente invención. Con ésta finalidad, pueden emplearse substancias que reaccionen con el doble enlace, contenido en el monómero y/o substancias que puedan iniciar una polimerización ulterior.
Como destructores de los monómeros residuales, que reaccionan con el doble enlace, pueden emplearse, por ejemplo, agentes reductores, preferentemente
-
substancias del grupo de las sales ácidas y neutras de los ácidos derivados del azufre con un índice de oxidación menor que VI, preferentemente ditionito de sodio, tiosulfato de sodio, sulfito de sodio o disulfito de sodio, y/o
-
substancias con un grupo sulfuro de hidrógeno, preferentemente hidrógenosulfuro de sodio o compuestos del grupos formado por tioles, preferentemente mercaptoetanol, dodecilmercaptano, ácido tiopropiónico o sales del ácido tiopropiónico o ácido tiopropanosulfónico o sales del ácido tiopropanosulfónico, y/o
-
substancias del grupo de las aminas, preferentemente del grupo de las aminas con baja volatilidad, preferentemente diisopropanolamina o aminoetiletanolamina, y/o
-
substancias del grupo de los alquiltiosulfatos de sodio, ácido formamidinasulfínico, dióxido de azufre, disoluciones acuosas u orgánicas de dióxido de azufre o de tiourea.
El técnico en la materia sabe que puede emplearse también una mezcla de al menos dos destructores de los monómeros residuales procedentes de uno o varios grupos.
Para la reducción del contenido en monómeros residuales por medio de una polimerización iniciada de nuevo pueden emplearse los agentes reductores anteriormente citados en combinación con agentes oxidantes, preferentemente substancias del grupo de los peroxodisulfatos o de los hidroperóxidos, preferentemente peróxido de hidrógeno. Además son adecuados para la reducción del contenido en monómeros residuales compuestos que se descompongan en radicales a temperatura elevada, tales como por ejemplo substancias del grupo de los azocompuestos, peróxidos o peroxidisulfatos.
Preferentemente se emplearán de 100 hasta 20.000 ppm, preferentemente de 200 hasta 5.000 ppm y, de forma especialmente preferente, de 500 hasta 3.000 ppm, referido a la dispersión, de destructores de los monómeros residuales.
A continuación se añade a la dispersión de polímeros agua-en-aceite un emulsionante de aceite-en-agua, denominado también como activador o inversor, en una cantidad desde 0,5 hasta 10% en peso, referido a la cantidad de la emulsión. Preferentemente se emplearán como inversores alcoholes grasos etoxilados, preferentemente alcoholes grasos etoxilados que se preparen a partir de alcoholes grasos lineales y/o ramificados con una longitud de las cadenas de alquilo mayor que 11 átomos de carbono. Igualmente se emplearán de manera preferente, productos de etoxilación de alcoholes altamente ramificados, que pueden obtenerse mediante oxosíntesis, tal como alcohol isotridecílico ramificado. De forma especialmente preferente se empleará a modo de inversor un producto de etoxilación de alcoholes superiores, monorramificados, que pueden obtenerse mediante la síntesis de Guerbet.
La dispersión de polímeros agua-en-aceite, según la invención, contiene preferentemente desde 10 hasta 70% en peso, de forma especialmente preferente desde 20 hasta 50% en peso y, de una forma muy especialmente preferente, desde 25 hasta 35% en peso de partículas polímeras reticuladas, hinchables en agua.
Las partículas polímeras presentan, preferentemente, un tamaño de partícula menor que 2 mm y, de forma especialmente preferente, un tamaño de partícula menor que 1 mm. Preferentemente el tiempo de hinchamiento de las partículas polímeras es menor que 3 segundos.
Las dispersiones de polímeros agua-en-aceite, empleables según la invención como aditivos para el agua para la extinción y la lucha contra los incendios, se caracterizan, frente a los aditivos conocidos hasta ahora para el agua para la extinción de incendios, por una mejor compatibilidad con el medio ambiente, especialmente por una menor toxicidad frente a los microorganismos. Especialmente presentan un valor EC_{50}, según el ensayo con algas, de acuerdo con la Directiva OECD 201, mayor que 10 mg/l. En parte se obtienen también en el ensayo con delfines, según la Directiva OECD 202, valores EC_{50} por encima de 10 mg/l de manera que las dispersiones según la invención se clasifican, de acuerdo con el derecho europeo, simplemente como "dañinas para los organismos acuáticos". No es necesaria una obligación de caracterización con el símbolo de peligrosidad "N".
Mediante ésta compatibilidad mejorada con el medio ambiente, los aditivos según la invención para el agua para la extinción de incendios pueden emplearse preferentemente, frente a los aditivos para el agua para la extinción de incendios según el estado de la técnica, en la protección y la lucha contra los incendios, desde el punto de vista ecológico, ante todo, en la naturaleza libre, preferentemente en los incendios de bosques y de matorrales.
Otro objeto de la presente invención es un procedimiento para la obtención de dispersiones de polímeros agua-en-aceite según la invención preferentemente mediante la polimerización en emulsión con inversión de fases, añadiéndose a la dispersión de polímeros, tras la polimerización, un destructor de los monómeros residuales.
Para la obtención de la solución de la reacción se añaden los monómeros a la fase orgánica a modo de disolución de monómeros, constituida por monómeros adecuados, agua y, preferentemente, al menos un agente de reticulación bifuncional.
La reacción de polimerización se inicia mediante la adición de los iniciadores de polimerización conocidos por el técnico en la materia. Preferentemente se emplearán para ellos azocompuestos, compuestos peroxi o catalizadores redox, respectivamente solos o en mezcla entre sí, en una cantidad desde 0,001 hasta 5% en peso, referido a la cantidad de la disolución de los monómeros.
La polimerización se llevará a cabo de manera adiabática, isotérmica o como combinación de un procedimiento adiabático e isotermo.
En el caso de la conducción isoterma del procedimiento según la publicación EP 0 228 397 B1 se inicia la polimerización a una determinada temperatura bajo presión reducida. La presión reducida se ajusta en éste caso de tal manera, que se eliminan por destilación los productos volátiles por medio del calor de la polimerización generado, tales como agua y componentes de la fase orgánica, y la temperatura puede mantenerse constante hasta algunos grados. El final de la polimerización se caracteriza porque ya no se desprende destilado. Tras la polimerización se añaden a la dispersión de polímeros según la invención los destructores de los monómeros residuales anteriormente citados. Puesto que la dispersión está exenta de oxígeno tras el final de la reacción, la reducción de la cantidad de los monómeros residuales transcurre de manera especialmente eficaz tras la adición de los destructores de los monómeros residuales en éste procedimiento. Preferentemente se emplearán de 100 hasta 20.000 ppm, preferentemente de 200 hasta 5.000 ppm y de forma especialmente preferente de 500 hasta 3.000 ppm, referido a la dispersión, de destructor de los monómeros residuales.
De manera análoga a la del procedimiento isotermo se inicia el procedimiento adiabático a una temperatura determinada. La polimerización transcurre sin embargo a presión atmosférica sin aporte externo de calor hasta que se alcanza una temperatura final que depende del contenido en substancia polimerizable mediante los calores de polimerización. Tras el final de la polimerización se lleva a cabo una refrigeración de la mezcla de la reacción, en cuyo transcurso se añade el destructor de los monómeros residuales. Puesto que no se obtienen dispersiones exentas de oxígeno, bajo ésta conducción del procedimiento, tienen que emplearse mayores cantidades del destructor de los monómeros residuales. Preferentemente se emplearán en ésta conducción del procedimiento desde 100 hasta 20.000 ppm, preferentemente desde 500 hasta 5.000 ppm de destructor de los monómeros residuales.
La polimerización puede llevarse a cabo además como combinación de un procedimiento isotermo y un procedimiento adiabático. Un procedimiento de éste tipo se lleva a cabo preferentemente en primer lugar de manera isoterma. La instalación se ventila con gas inerte en un momento previo determinado y la polimerización se prosigue de manera adiabática hasta una temperatura final determinada. A continuación se refrigera la carga mediante nueva aplicación de vacío y destilación hasta una temperatura elegida previamente. Mediante éste conducción del procedimiento se obtiene una dispersión de polímeros exenta de oxígeno de manera que la reducción de la cantidad de los monómeros residuales discurre de una manera especialmente eficaz tras la adición de los destructores de los monómeros residuales. Preferentemente se emplean desde 100 hasta 20.000 ppm, preferentemente desde 200 hasta 5.000 ppm y de forma especialmente preferente desde 500 hasta 3.000 ppm de destructores de los monómeros residuales con relación a la dispersión.
A continuación se añade a la dispersión un emulsionante aceite/agua denominado también activador o inversor, en una cantidad de 0,5 hasta 10% en peso, referido a la cantidad de la dispersión. Como inversores se emplearán preferentemente alcoholes grasos etoxilados, preferentemente alcoholes grasos etoxilados que se preparan a partir de alcoholes grasos lineales y/o ramificados con una longitud de la cadena alquilo mayor que 11 átomos de carbono. Igualmente se emplearán preferentemente productos de etoxilación de alcoholes altamente ramificados, que se obtienen mediante oxosíntesis, tal como preferentemente el alcohol isotridecílico. De forma especialmente preferente se empleará a modo de inversor un producto de etoxilación de alcoholes superiores, monorramificados, que pueden ser obtenidos mediante la síntesis de Guerbet.
Con el procedimiento según la invención pueden prepararse, en comparación con los procedimientos conocidos por el estado de la técnica, dispersiones de polímeros compatibles con el medio ambiente, que pueden emplearse como aditivos para el agua para la extinción de incendios. Mediante el procedimiento según la invención se obtienen dispersiones de polímeros, que presentan valores EC_{50} en el ensayo con algas según la Directiva OECD 201 mayor que 10 mg/l. En parte se obtienen también en el ensayo con delfines según la Directiva OECD 202, valores EC_{50} mayores que 10 mg/l de manera que las dispersiones de polímeros según la invención se clasifican, de acuerdo con el derecho europeo, únicamente como "dañinos para los organismos acuáticos" y se elimina la obligación de una caracterización con el símbolo de peligrosidad "N".
La presente invención se refiere además al empleo de las dispersiones de polímeros según la invención como agentes para la extinción de incendio, combinándose la dispersión de polímeros con agua.
Los agentes para la extinción de incendios en el sentido de la presente invención son agentes que son adecuados para proteger superficies contra el fuego y/o para combatir el fuego.
El mezclado de las dispersiones de polímeros agua-en-aceite según la invención con agua puede llevarse a cabo con todos los dispositivos usuales para ésta finalidad, como los que se han descrito, por ejemplo, en la publicación EP 0 774 279 B1 y en la publicación DE 299 04 848 U1. Éstas publicaciones se incorporan aquí como referencia y son válidas por lo tanto como parte integrante de la publicación.
Preferentemente se añadirá la dispersión de polímeros al agua en una concentración de 0,01 hasta 50% en volumen. De forma especialmente preferente se empleará para la mezcla con agua desde un 0,02 hasta un 10% en volumen y de forma muy especialmente preferente desde un 1 hasta un 2% en volumen de dispersión de polímeros de agua-en-aceite.
Para conseguir una buena adherencia del agente para la extinción de los incendios sobre superficies, la mezcla formada por agua y por la dispersión de polímeros presenta preferentemente una viscosidad mayor que 100 mPa\cdots, de forma especialmente preferente una viscosidad en el intervalo desde 500 hasta 50.000 mPa\cdots.
El empleo de las dispersiones de polímeros agua-en-aceite según la invención se caracterizan, frente al empleo de los agentes conocidos para la extinción de los incendios, por una elevada compatibilidad con el medio ambiente, especialmente por una menor toxicidad frente a los microorganismos.
Otro objeto de la presente invención es un procedimiento para aplicar la dispersión de polímeros de agua-en-aceite según la invención sobre una superficie para evitar y/o para combatir los incendios, combinándose agua con la dispersión de polímeros en una cantidad que sea suficiente para aumentar la viscosidad de la mezcla resultante de agua/dispersión de polímeros por encima de 100 mPa\cdots, y ésta mezcla se aplica sobre la superficie.
Para alcanzar ésta viscosidad se mezcla la dispersión de polímeros con agua o con agentes acuosos de extinción, preferentemente en una concentración desde 0,01 hasta 50% en volumen, de forma especialmente preferente desde 0,02 hasta 10% en volumen y de una forma muy especialmente preferente desde 1 hasta 2% en volumen.
El agente para la extinción de los incendios según ésta invención puede aplicarse con cualquier dispositivo usual para la lucha contra los incendios sobre las superficies atacadas por el fuego. Tales dispositivos están descritos, por ejemplo, en la publicación EP 0 774 279 B1 y en la publicación DE 299 04 848 U1.
El mezclado de la dispersión de polímeros con el agua puede llevarse a cabo preferentemente de manera continua o por tandas.
El procedimiento según la invención se caracteriza por una compatibilidad con el medio ambiente mejorada frente a los procedimientos conocidos. El procedimiento puede emplearse por lo tanto de manera especialmente adecuada en la naturaleza libre, es decir fuera de aquellos lugares que estén equipados con una canalización o con pilas para la retención del agua, tal como por ejemplo en el caso de incendios de bosques o de matorrales.
Otro objeto de la presente invención es un dispositivo para la prevención de los incendios y para la extinción de los incendios, que está constituido por un recipiente resistente a la presión para la acogida de un agente para la extinción de los incendios constituido por agua y por la dispersión de polímeros según la invención.
El agente para la extinción de los incendios puede estar contenido en el recipiente resistente a la presión en forma de mezcla formada por la dispersión de polímeros según la invención y agua y puede aplicarse sobre el foco del incendio con ayuda de dispositivos usuales de descarga. Los dos componentes, concretamente la dispersión de polímeros y el agua, están dispuestos, sin embargo, de manera preferente en primer lugar separados entre sí, en diversas secciones, separadas, del recipiente y se mezclan entre sí mediante el accionamiento de un mecanismo de desprendimiento conocido para ésta finalidad.
El dispositivo es, preferentemente, un extintor de incendios manual o un tren extintor de incendios como los que se han descrito en el estado de la técnica, preferentemente en la publicación EP 0 774 279 B1 o en la publicación DE 299 04 848 U1.
Los dispositivos según la invención se caracterizan por una mayor compatibilidad con el medio ambiente del agente para la extinción de incendios contenido en el mismo.
Métodos de ensayo
La determinación de la toxicidad frente a los microorganismos se llevó a cabo de acuerdo con las OECD "Guidelines for Testing of Chemicals".
En particular éstas son la Directiva OECD 201, "Alga, Growth Inhibition Test", y la Directiva OECD 202, "Daphnia sp., Acute Immobilisation Test and Reproduction Test" parte 1.
Ejemplos
A continuación se explica la invención por medio de ejemplos. Éstas explicaciones son únicamente ejemplificativas y no limitan la idea inventiva general.
En éste caso se utilizarán las siguientes abreviaturas:
ABAH dihidrocloruro de 2,2'-azo-bis-amidinopropano
AIBN
2,2'-azo-bis-2-metilpropionitrilo
AMPS ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico
BO
2-butil-octanol
EO
óxido de etileno (1,2-epoxietano)
IHD
isohexadecano
ITDA
alcohol isotridecílico
ITS
estearato de isotridecilo
ÖFSBOE
ésteres de butiloctilo de ácidos grasos de aceite
RÖFSME
ésteres de metilo de ácidos grasos de aceite de colza
TAMAC
cloruro de trialilmetilamonio
Ejemplo comparativo 1
El ejemplo comparativo 1 se llevó a cabo con Firesorb® MF, una dispersión de polímeros agua-en-aceite de un polímero reticulado, hinchable en agua a base de acrilato de sodio, acrilamida y de una sal sódica del ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico. El Firesorb® MF es un producto de la firma Stockhausen GmbH & Co. KG, Bäkerpfad 25, D-47805 Krefeld.
Los resultados del ensayo de toxicidad frente a los delfines y a las algas se han indicado en la tabla 1.
Ejemplos 1 a 12
Ejemplos comparativos 2 y 3
En éstos ejemplos se preparan dispersiones de polímeros agua-en-aceite según los procedimientos de polimerización indicados en la tabla 1 ("forma de proceder"), significando "i" isotermo y "a" adiabático. Para los procedimientos de polimerización adiabáticos o bien isotermos se emplean las cargas descritas a continuación.
Carga general para la polimerización adiabática (forma de proceder "a").
En primer lugar se prepara una disolución acuosa de los monómeros a partir de los componentes siguientes:
485,0 g de agua
78 g
de AMPS, sal sódica, disolución al 50%
203,5 g de acrilamida, disolución al 50%
297 g
de ácido acrílico
297 g
de lejía de hidróxido de sodio, disolución al 50%
3,0 g
de ácido fórmico, al 85%
1,0 ml de Versenex® 80
2,3 g
de TAMAC
0,5 g
de ABAH
A continuación se disuelven 30 g de Hypermer® 1083 en 480 g de la fase orgánica y se añade, bajo agitación, la disolución acuosa de los monómeros. Tras la formación de la emulsión se homogeneiza ésta con un mezclador doméstico con una velocidad de rotación rápida y se libera del oxígeno disuelto mediante el insuflado con nitrógeno. La polimerización se inicia a 20ºC mediante adición de 2 ml de una disolución al 0,2% de hidroperóxido de terc.-butilo y 2,4 ml de dióxido de azufre gaseoso, calentándose la carga aproximadamente hasta 100ºC mediante los calores de polimerización generados. Una vez que se alcanza la temperatura punta se refrigera la dispersión de los polímeros mediante destilación en vacío hasta aproximadamente 40ºC.
En el caso de los ejemplos según la invención se introduce además, bajo vacío, 40 g de carga final (SO_{2} en Exxsol 100 o disolución de Na_{2}SO_{3}) para disminuir los monómeros residuales y se introduce bajo agitación con 4% de activador tras la refrigeración definitiva.
Carga general para la polimerización isoterma (forma de proceder "i").
En primer lugar se prepara una disolución acuosa de los monómeros a partir de los componentes siguientes:
500,0 g de agua
72,0 g
de AMPS, sal sódica, disolución al 50%
186,0 g de acrilamida, disolución al 50%
272,0 g de ácido acrílico
211,0 g de lejía de hidróxido de sodio, disolución al 50%
3,0 g
de ácido fórmico, al 85%
1,0 ml de Versenex® 80
2,5 g
de TAMAC
A continuación se disuelven 40 g de Hypermer® 1083 en 440 g de fase orgánica y se añade la disolución acuosa de los monómeros bajo agitación. Tras formación de la emulsión se homogeneiza ésta con un mezclador doméstico con velocidad de rotación rápida y se calienta hasta 60ºC. A continuación se añaden 0,3 g de AIBN y se aplica vacío. Se elimina agua por destilación hasta que la carga esté exenta de oxígeno y se inicia la polimerización. Mediante la destilación a vacío permanece constante la temperatura de la reacción en un intervalo de 60 a 65ºC. Una vez que se han destilado aproximadamente 90 ml de agua, se cierra la comunicación con la bomba de vacío y se ventila la instalación con nitrógeno hasta que se alcance la presión normal. Mediante los calores restantes de la polimerización se calienta la carga a continuación hasta 90ºC aproximadamente.
Una vez que se ha alcanzado la temperatura punta se refrigera la dispersión mediante nueva destilación en vacío hasta 40ºC aproximadamente.
En el caso de los ejemplos según la invención se insuflan además bajo vacío 40 g de carga final (SO_{2} en Exxsol 100 o disolución de Na_{2}SO_{3}) para disminuir los monómeros residuales y a continuación se introduce bajo agitación un 4% de activación tras la refrigeración definitiva.
Las substancias individuales para la fase orgánica, el activador y la carga final así como los resultados de los ensayos de toxicidad con respecto a los delfines y a las algas se han indicado en la tabla 1.
TABLA 1
1

Claims (23)

1. Dispersiones de polímeros agua-en-aceite constituidas por una fase orgánica continua, prácticamente no miscible con agua y polímeros hinchables, reticulados, distribuidos finamente en la misma y, en caso dado, productos auxiliares, caracterizadas porque presentan un contenido en monómeros residuales menor que 1.000 ppm
2. Dispersiones de polímeros agua-en-aceite según la reivindicación 1, caracterizadas porque están constituidas por:
A)
desde un 10 hasta un 70% en peso, preferentemente desde un 20 hasta un 50% en peso, de forma especialmente preferente desde un 25 hasta un 35% en peso de un polímero,
B)
desde un 20 hasta un 80% en peso de una fase orgánica,
C)
desde un 0,5 hasta un 10% en peso de un emulsionante agua-en-aceite,
D)
desde un 0,1 hasta un 2% en peso de un destructor de los monómeros residuales,
E)
desde 0,5 hasta 10% en peso de un inversor, y
F)
siendo el resto agua hasta el 100% en peso.
3. Dispersiones de polímeros agua-en-aceite según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizadas porque la fase orgánica es un éster de ácidos grasos, preferentemente un éster de ácidos grasos lineales, saturados e insaturados, con una longitud de la cadena alquilo mayor que 11 átomos de carbono y de alcoholes con 1 a 4 átomos de carbono o de alcoholes superiores, monorramificados, o una mezcla formada por al menos dos de éstos ésteres.
4. Dispersiones de polímeros agua-en-aceite según la reivindicación 3, caracterizadas porque el éster de los ácidos grasos o los ésteres de los ácidos grasos se presentan en mezcla con un hidrocarburo o con una mezcla de hidrocarburos, siendo el punto de ebullición del hidrocarburo o de la mezcla de los hidrocarburos menor que 200ºC.
5. Dispersiones de polímeros agua-en-aceite según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizadas porque el polímero es un polímero formado por ácido acrílico y/o por derivados del ácido acrílico.
6. Dispersiones de polímeros agua-en-aceite según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizadas porque el polímero es, al menos, un polímero de la sal del ácido acrílico y acrilamida.
7. Dispersiones de polímeros agua-en-aceite según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizadas porque el polímero es un terpolímero formado por una sal del ácido acrílico, acrilamida y una sal del ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico.
8. Dispersiones de polímeros agua-en-aceite según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizadas porque el reticulante es cloruro de trialilmetilamonio.
9. Dispersiones de polímeros agua-en-aceite según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizadas porque la dimensión máxima de las partículas polímeras es menor que 2 mm y, preferentemente, es menor que 1 mm.
10. Dispersiones de polímeros agua-en-aceite según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizadas porque el tiempo de hinchamiento de las partículas polímeras no es mayor que tres segundos.
11. Dispersiones de polímeros agua-en-aceite según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizadas porque presentan un valor EC_{50}, determinado según la Directiva OECD 202 y/o según la Directiva OECD 201, menor que 10 mg/l.
12. Procedimiento para la obtención de dispersiones de polímeros agua-en-aceite según las reivindicaciones 1 a 11 mediante polimerización de una emulsión de polímeros, caracterizado porque se añade tras la polimerización un destructor de los monómeros residuales.
13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque como destructores de los monómeros residuales se emplean substancias del grupo de las sales ácidas y neutras de los ácidos derivados del azufre con un índice de oxidación menor que VI, preferentemente ditionito de sodio, tiosulfato de sodio, sulfito de sodio o disulfito de sodio, y/o substancias con un grupo de sulfuro de hidrógeno, preferentemente hidrógenosulfito de sodio o compuestos del grupo de los tioles, preferentemente mercaptoetanol, dodecilmercaptano, ácido tiopropiónico o sales del ácido tiopropiónico o ácido tiopropanosulfónico o sales del ácido tiopropanosulfónico y/o substancias del grupo de las aminas, preferentemente del grupo de las aminas con baja volatilidad, y/o substancias del grupo formado por el alquiltiosulfato de sodio, el ácido formamidinasulfínico, el dióxido de azufre, disoluciones acuosas y orgánicas de dióxido de azufre o tiourea.
14. Procedimiento según las reivindicaciones 12 ó 13 caracterizado porque los destructores de los monómeros residuales se emplean en una cantidad desde 100 hasta 20.000 ppm, preferentemente desde 200 hasta 5.000 ppm y, de forma especialmente preferente, desde 500 hasta 3.000 ppm, referido a la dispersión.
15. Empleo de dispersiones de polímeros agua-en-aceite según una de las reivindicaciones 1 a 11 como agentes para la extinción de incendios, caracterizado porque la dispersión de polímeros se combina con agua y/o con un agente extintor que contenga agua.
16. Empleo según la reivindicación 15, caracterizado porque la dispersión de polímeros se emplea en una concentración desde 0,01 hasta 50% en volumen, preferentemente desde 0,02 hasta 10% en volumen y, de forma especialmente preferente, desde 1 hasta 2% en volumen con agua.
17. Empleo según una de las reivindicaciones 15 ó 16, caracterizado porque la mezcla agua/dispersión de polímeros presenta una viscosidad mayor que 100 mPa\cdots, preferentemente una viscosidad desde 500 hasta 50.000 mPa\cdots.
18. Procedimiento para la aplicación de una dispersión de polímeros agua-en-aceite según una de las reivindicaciones 1 a 11 sobre una superficie para evitar y/o para combatir los incendios, caracterizado porque se combina agua con la dispersión de polímeros en una cantidad que sea suficiente para llevar la viscosidad de la mezcla resultante de agua/dispersión de polímeros por encima de 100 mPa\cdots y se aplica ésta mezcla sobre la superficie.
19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque la concentración de la dispersión de polímeros es de 0,01 hasta 50% en volumen, preferentemente de 0,02 hasta 10% en volumen y, de forma especialmente preferente, de 1 hasta 2% en volumen.
20. Procedimiento según las reivindicaciones 18 ó 19, caracterizado porque la dispersión de polímeros se mezcla con agua en un dispositivo usual de descarga para la lucha contra los incendios y se aplica con éste sobre una superficie.
21. Procedimiento según las reivindicaciones 18 ó 19,caracterizado porque la dispersión de polímeros se mezcla en tandas con agua, como paso previo a la aplicación de la mezcla con un dispositivo de descarga sobre la superficie.
22. Dispositivo para impedir los incendios y para extinguir los incendios, caracterizado porque está constituido por un recipiente resistente a la presión, en el cuál están presentes, separadamente entre sí, agua y la dispersión de polímeros según una de las reivindicaciones 1 a 11.
23. Dispositivo según la reivindicación 22, caracterizado porque es un extintor de incendios manual o un tren extintor de incendios.
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