ES2394374T3 - Composición retardadora de llama - Google Patents
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Abstract
Mezcla inhibidora de corrosión para composiciones de polifosfato de amonio retardadoras de llama,caracterizada porque comprende sulfato de cinc, anhidro o hidrato, y una proporción de fosfato cálcico con unagranulometría de entre 1 y 10 micras en un rango de entre el 0,01 5 % y el 5 % en peso respecto del total delpolifosfato de amonio más el sulfato de cinc.
Description
Composición retardadora de llama.
Sector técnico de la invención
La presente invención se refiere a un retardador de llama de los utilizados en la lucha contra los incendios forestales, para prevenir o retardar la propagación de los mismos. En particular, el retardador de llama es de los que comprenden en su composición polifosfatos de amonio líquidos.
Antecedentes de la invención
A principios de los años sesenta se generalizó la utilización de medios aéreos en la lucha contra incendios forestales para prevenir o retardar su propagación, esparciendo retardadores de llama, también llamados retardadores de fuego, sobre el área forestal en concreto.
Las composiciones típicas de los retardantes de fuego comprenden básicamente un electrolito supresor de fuego, constituido por sales como fosfatos y sulfatos amónicos, modificadores de viscosidad y pigmentos.
Debido a la facilidad en el transporte, los retardadores de llama contienen los polifosfatos en forma líquida y además, inhibidores de la corrosión dada la acción corrosiva de los polifosfatos líquidos sobre los componentes de aluminio o depósitos utilizados en los aviones.
Los documentos US 3196108 y US 3257316 describen típicas composiciones de retardantes de llama, consistentes en soluciones acuosas de sales mono y diamónicas del ácido ortofosfórico, en un agente espesante como atapulgita, goma guar o alginatos, con agentes colorantes para mejorar la visibilidad del retardador después de que éste haya sido lanzado y en inhibidores de corrosión tales como el dicromato potásico.
Por el documento US 3960735 se dio a conocer que la tendencia de los polifosfatos líquidos a corroer el aluminio se inhibía por la acción anticorrosiva del ferrocianuro férrico, por lo que dicho componente pasó a incluirse como agente inhibidor en las composiciones de los retardadores de llama.
No obstante, habida cuenta del impacto medioambiental que produce el ferrocianuro férrico, se han estudiado nuevos inhibidores de corrosión, sobre todo aditivos del ión hierro en forma de sus sales, como por ejemplo, pirofosfatos, oxalatos y citratos, tal y como se describe en el documento WO 02/43812.
Además de la utilización de los medios aéreos en la extinción y prevención de los incendios forestales, conviene recordar que cuando las condiciones atmosféricas impiden su utilización, los únicos medios que actúan son los terrestres. Entre los medios terrestres se encuentran los camiones cisterna y autobombas cuyos depósitos contienen el retardador de llama a esparcir sobre el terreno. La mayoría de estos depósitos son de hierro galvanizado, material que como el aluminio, es susceptible de sufrir corrosión por la acción de los polifosfatos amónicos líquidos de los retardadores.
La corrosión del hierro galvanizado plantea la necesidad de encontrar nuevas composiciones de retardadores de llama que comprendan inhibidores de corrosión indicados para el tratamiento en concreto del hierro galvanizado, ya que la experiencia ha demostrado que los inhibidores utilizados en los retardadores descritos anteriormente, como el pirofosfato de hierro, el ferrocianuro de sodio o el fosfato de magnesio, no resultan efectivos aplicados en el hierro galvanizado.
Explicación de la invención
Con el objeto de aportar una solución a los problemas planteados, se da a conocer una nueva composición retardadora de llama, particularmente destinada a la lucha contra incendios con medios terrestres, de las que comprenden un polifosfato de amonio líquido.
En esencia, la composición retardadora de llama objeto de la invención se caracteriza porque comprende sulfato de cinc anhidro o hidratado, y fosfato cálcico con una granulometría de entre 1 y 10 micras en un rango de entre el 0,01 % y el 5 % en peso respecto del total del polifosfato de amonio más el sulfato de cinc como inhibidor de corrosión. Con la inclusión del sulfato de cinc y del fosfato cálcico con una granulometría de entre 1 y 10 micras en la composición retardadora de la invención se alcanza una acción sinérgica con una clara disminución de la corrosión en el hierro galvanizado. Con el sulfato de cinc anhidro o hidratado y fosfato cálcico con una granulometría de entre 1 y 10 micras en un rango de entre el 0,01 % y el 5 % en peso respecto del total del polifosfato de amonio más el sulfato de cinc se alcanzan niveles de protección muy satisfactorios contra la corrosión del hierro galvanizado, material del que están fabricados los depósitos de los medios terrestres en los que se transporta el retardante de llama, frente a otros inhibidores de la corrosión.
Según una característica de la invención, el polifosfato de amonio líquido tiene un índice de polimerización comprendido entre el 10 % y el 70 %, un contenido en amoníaco expresado como nitrógeno comprendido entre el 7 % y el 12 % en peso sobre el total del polifosfato de amonio y un contenido en anhídrido fosfórico comprendido entre el 20 % y el 37 % en peso sobre el total del polifosfato de amonio.
Conforme a otra característica de la invención, la concentración del sulfato de cinc anhidro o hidratado está comprendida entre el 0,01% y el 5% en peso sobre el total del polifosfato de amonio más el sulfato de cinc.
De un modo preferente, la concentración de sulfato de cinc anhidro o hidratado está comprendida entre el 0,1 % y el 0,5 % en peso respecto del total del polifosfato de amonio más el sulfato de cinc.
De acuerdo con otra característica de la invención, el índice de polimerización del polifosfato de amonio líquido está comprendido entre el 20 % y el 55 %.
Conforme a otra característica de la invención, el índice de polimerización del polifosfato de amonio líquido es aproximadamente igual a 25 %.
Según otra característica de la invención, el contenido en amoníaco expresado como nitrógeno es aproximadamente igual al 10% en peso sobre el total del polifosfato de amonio.
De acuerdo con otra característica de la invención, el contenido en anhídrido fosfórico es aproximadamente igual al 30 % en peso sobre el total del polifosfato de amonio.
Conforme a otra característica de la composición retardadora de la invención, dicha composición comprende al menos un agente humectante y al menos un agente colorante.
En el contexto de la invención se entiende por índice de polimerización de polifosfato de amonio aquel porcentaje en peso de polifosfato en la mezcla resultante de la reacción de polimerización.
Descripción detallada de la invención
La descripción detallada que se expone a continuación representa una descripción completa y clara de la presente invención para el experto en la materia, pero no debe considerarse una limitación de los aspectos esenciales de los objetos de la misma.
Los medios terrestres están provistos de depósitos que contienen en su interior productos retardadores de llama que son esparcidos en los terrenos a tratar, cuyo componente principal es el polifosfato de amonio. El polifosfato de amonio hace que los retardadores de llama sean productos corrosivos del aluminio y del hierro galvanizado, materiales de los que están hechos los racores de conexión y los tanques de los medios terrestres, respectivamente.
Pese a que se conocen numerosos retardadores de llama que contienen en su composición inhibidores de la corrosión, éstos han resultado ser eficaces contra la corrosión del aluminio pero ineficaces cuando se trata de hierro galvanizado.
En un esfuerzo por disminuir o eliminar la tendencia a la corrosión del hierro galvanizado, se ha incorporado al polifosfato de amonio líquido una sal inorgánica de cinc, concretamente un sulfato de cinc anhidro o hidratado, como inhibidor de la corrosión, obteniendo así el retardador de llama objeto de la invención, y así poder transportar dicho retardador con medios terrestres.
Mientras el sulfato de cinc anhidro o hidratado ha demostrado ser efectivo para inhibir la corrosión del hierro galvanizado (ver Ensayo 2), otras sales como ferrocianuro de sodio, pirofosfato de hierro, fosfato cálcico, fosfato de magnesio, fosfato cálcico magnésico, o fosfatos alcalinos modificados, considerados todos ellos inhibidores de la corrosión, no han alcanzado los niveles deseados como inhibidores de corrosión de dicho material.
El sulfato de cinc anhidro o hidratado está incorporado al polifosfato de amonio líquido en una cantidad no menor del 0,01 % y no mayor del 5 % en peso sobre el polifosfato de amonio, preferentemente entre el 0,1 % y el 0,5 % en peso.
Según se pone de manifiesto en los resultados del Ensayo 1, se consiguen mejores resultados en la disminución de la corrosividad del polifosfato de amonio líquido al adicionar el sulfato de cinc, si el polifosfato de amonio líquido tiene un grado de polimerización no menor al 10 % y no mayor al 70 %, preferentemente del 25%, con un contenido en nitrógeno no menor al 7 % y no mayor al 15 % en peso sobre el total de polifosfato de amonio, preferentemente del 10 %, y con un contenido de anhídrido fosfórico (P2O5) no menor al 20 % y no mayor al 37 % en peso sobre el total de polifosfato de amonio, preferiblemente del 30 % en peso.
Además del polifosfato de amonio líquido y del sulfato de cinc anhidro o hidratado adicionado como inhibidor de la
corrosión, el retardante de llama también comprende en su composición fosfato cálcico con una granulometría de entre 1 y 10 micras, en concentraciones no inferiores al 0,01 % y no superiores al 5 % en peso respecto del polifosfato amónico más el sulfato de cinc, preferentemente entre el 0,1 % y el 0,5 %, produciéndose de este modo un efecto sinérgico que potencia la inhibición de la corrosión hasta llegar a niveles mínimos de corrosión o a la inhibición total (ver Ensayo 3).
A continuación se describen los ensayos realizados que ponen de manifiesto la disminución de la corrosividad del retardador de llama con respecto al hierro galvanizado.
Ensayo 1:
El ensayo que aquí se describe se realizó de acuerdo con el método de ensayo de corrosión que la USDA Forest Service tiene establecido para lucha contra incendios mediante la utilización de medios aéreos. Según este método se sometieron a ensayo diferentes muestras de polifosfatos de amonio líquido en su forma de suministro.
Todas las muestras de polifosfatos de amonio se correspondían con el tipo polifosfato de amonio líquido 10.34.0, donde el 10 corresponde al contenido en porcentaje en peso de amoníaco expresado como nitrógeno respecto del peso del polifosfato amónico y el 34 al contenido de anhídrido fosfórico (P2O5), expresado como porcentaje en peso respecto del polifosfato amónico, y el tipo polifosfato de amonio líquido 10.30.0, donde el 10 corresponde al contenido en porcentaje de amoniaco expresado como nitrógeno en porcentaje de peso respecto del polifosfato amónico y el 30 al contenido de anhídrido fosfórico (P2O5), expresado como porcentaje en peso de polifosfato amónico , tal y como se suministran y sin ninguna adición.
Para la realización del ensayo se utilizó tanto el polifosfato de amonio concentrado como el diluido. La aplicación terrestre del retardante comporta una dilución con agua en una proporción de una parte de concentrado y entre dos a cuatro partes de agua. Las soluciones diluidas en las muestras fueron preparadas mezclando un volumen de polifosfato de amonio concentrado con cuatro volúmenes de agua.
Las probetas utilizadas para la realización del ensayo eran de hierro galvanizado de 103x30x0,5 mm.
Las probetas una vez limpias (desengrasadas), secadas y pesadas, se sumergieron, total y parcialmente, suspendidas mediante un hilo de Nylon, dentro de unos envases de cristal provistos de cierre con rosca y conteniendo los retardadores de llama que más abajo se describen como ejemplos y que están basados en los polifosfatos amónicos con distintos aditivos con y sin dilución en agua. Las probetas se ensayaron por inmersión total e inmersión parcial. Las probetas parcialmente sumergidas lo estaban en un 50% de su longitud, a 51,5 cm desde la base.
Los tarros de cristal con las probetas total y parcialmente sumergidas en el retardante de llama, fueron almacenadas durante noventa días a temperatura ambiente y a 50 °C. Transcurridos los noventa días, las probetas fueron retiradas, lavadas y secadas, procediendo a su pesaje para determinar la corrosividad de las muestras expresada en mm/año calculada a partir de la pérdida de peso de la probeta expuesta a la acción de estos retardantes más adelante descritos.
Cada una de las muestras ensayadas de los retardantes de llama procedía de distintas partidas de fabricación.
Los resultados obtenidos en el ensayo de probetas realizado están expuestos en la Tabla 1.
Tabla 1
- Ensayo 1. Corrosividad del hierro galvanizado [mm/año]
- Muestras de
- Concentrado Diluido
- retardante
- Polifosfato de amonio 10.34.0
- 25 C 25 °C 50 °C 50 °C 25 °C 25 °C 50 °C 50 °C
- total
- parcial total parcial total parcial total parcial
- Muestra 1
- 0,124 0,128 0,247 0,285 0,139 0,154 0,279 0,313
- Muestra 2
- 0,132 0,133 0,224 0,264 0,156 0,156 0,284 0,320
- Muestra 3
- 0,115 0,109 0,228 0,268 0,148 0,150 0,270 0,295
- Polifosfato de amonio 10.30.0
- Muestra 5
- 0,101 0,105 0,175 0,209 0,055 0,070 0,063 0,082
- Muestra 6
- 0,095 0,101 0,189 0,212 0,062 0,069 0,075 0,100
- Muestra 7
- 0,098 0,104 0,169 0,194 0,049 0,058 0,059 0,078
La corrosividad del polifosfato de amonio diluido, que es como se utiliza en la extinción de incendios, resulta a 25 °C 5 por lo menos dos veces menor y a 50 °C por lo menos 3 veces menor utilizando polifosfato de amonio tipo 10.30.0 en lugar de tipo 10.34.0.
Ensayo 2:
10 Este ensayo consistió en adicionar al polifosfato de amonio líquido tipo 10.30.0 diferentes inhibidores de corrosión. Estos inhibidores de corrosión fueron sales de cinc, de calcio y sales dobles de calcio y magnesio, en concreto, sulfato de cinc, cloruro de cinc, fosfato cálcico, fosfato álcali modificado, fosfato de magnesio y fosfato cálcico magnésico.
15 Los inhibidores de corrosión se añadieron en concentraciones del 0,2 % en peso sobre el total del polifosfato de amonio, incorporados mediante agitación, y las muestras se ensayaron de acuerdo con el procedimiento descrito en el ensayo 1.
Los resultados de corrosividad expresados en mm/año se muestran en la Tabla 2.
20 En lo que respecta a la disminución de la corrosividad del polifosfato de amonio adicionando sulfato de cinc (muestra 6), se puede extraer de la Tabla 2 que la corrosión disminuye aproximadamente entre diez y veintiséis veces en comparación con los resultados de corrosividad obtenidos para las muestras 1, 2 y 3, cuando el polifosfato es el concentrado, y disminuye aproximadamente entre diez y diecisiete veces cuando el polifosfato es el diluido.
25 Comparando la disminución de la corrosión de la muestra 4 con respecto a los resultados de la muestra 6, utilizando el polifosfato de amonio concentrado también se consiguen reducciones alrededor de diecinueve a veintiséis veces, mientras que si se utiliza el polifosfato de amonio diluido las reducciones se sitúan entre tres y cuatro veces y media.
30 Por último, se observa que la muestra 6 comporta en comparación con los resultados de la muestra 5 una reducción de corrosividad comprendida entre once veces y media y diecisiete veces y media cuando el polifosfato de amonio utilizado es el concentrado, mientras que si se utiliza el polifosfato de amonio diluido, la reducción de la corrosividad está entre una vez y media y dos veces y media.
35 Así, se pone de manifiesto que la adición de sulfato de cinc anhidro o en forma hidratada al polifosfato de amonio líquido, consigue una excelente disminución de la corrosividad del polifosfato de amonio contra el hierro galvanizado comparado con los resultados obtenidos si en lugar del sulfato de cinc se adicionan otros inhibidores de la corrosión como los de las muestras 1 a 5.
La excelente disminución de la corrosividad del polifosfato de amonio resultante de la adición a éste del sulfato de cinc, en concentraciones no menores al 0,01 % y no mayores al 5 %, preferentemente entre el 0,1 % y el 0,5 % en peso, hacen que dicha composición resulte de gran utilidad aplicada a retardadores de llama que se utilizan en la prevención y lucha contra incendios con medios terrestres, ya que estos medios están formados por camiones cisterna y autobombas cuyos depósitos de hierro galvanizado contienen el retardador de llama a esparcir sobre la zona de terreno a tratar. La adición del sulfato de cinc al polifosfato de amonio líquido que constituye el retardador de llama evita o disminuye en gran medida que el polifosfato de amonio corroa el depósito de hierro galvanizado.
- Ensayo 2. Corrosividad del hierro galvanizado [mm/año]Retardante Inhibidor decorrosión Concentrado Diluido Polifosfato deamonio 10.30.0 25 Ctotal 25 °Cparcial Muestra 1 Fosfato cálcicomagnésico 0,198 0,207 Muestra 2 Fosfato de magnesio 0,132 0,133 Muestra 3 Fosfato álcali modificado 0,115 0,109 Muestra 4 Fosfato cálcico 0,180 0,188 uestra 5 Cloruro de cinc 0,095 0,115 Muestra 6 Sulfato de cinc 0,008 0,010
- 50 °Ctotal 50 °Cparcial 25 °Ctotal 25 °Cparcial 50 °Ctotal 50 °Cparcial 0,264 0,315 0,139 0,154 0,279 0,313 0,224 0,264 0,156 0,156 0,284 0,320 0,228 0,268 0,148 0,15 0,27 0,295 0,240 0,310 0,032 0,040 0,051 0,089 0,149 0,210 0,020 0,022 0,037 0,051 0,01 0,012 0,009 0,014 0,017 0,019
Tabla 2
Ensayo 3:
Este ensayo consistió en adicionar fosfato cálcico con una granulometría de entre 1 y 10 micras, como el descrito anteriormente, a una mezcla de polifosfato de amonio líquido tipo 10.30.0, con previa adición de sulfato de cinc estando este último en una proporción del 0,2 % en peso del total del polifosfato de amonio más el sulfato de cinc, mezcla a la que en particular se adicionó el fosfato cálcico con una granulometría de entre 1 y 10 micras que CFB BUDENHEIM fabrica bajo el nombre comercial de BUDIT 226 en una proporción del 0,2 % en peso sobre el total de polifosfato de amonio más sulfato de cinc, utilizándose el mismo sistema de incorporación y procedimiento que el realizado en el ensayo 2.
Los resultados de corrosividad expresados en mm/año se muestran en la Tabla 3, donde se muestra el efecto de sinergia conseguido entre el sulfato de cinc y el fosfato cálcico con una granulometría de entre 1 y 10 micras.
De esta forma, si ya los resultados de corrosividad para la muestra 6 en el ensayo 2 eran excelentes, demostrando la marcada tendencia a reducir la corrosividad del polifosfato de amonio cuando a éste se le adiciona sulfato de cinc, los resultados de la Tabla 3 demuestran que la corrosión llega a niveles mínimos ó incluso desaparece cuando además se añade fosfato cálcico con una granulometría de entre 1 y 10 micras y en una proporción no menor del 0,01 % y no mayor del 5 %, preferentemente entre el 0,1 % y el 0,5 %, en peso sobre el total del polifosfato de amonio más el sulfato de cinc.
De dichos ensayos se deduce de manera clara e inequívoca que las composiciones retardadoras de llama de base polifosfato amónico líquido que comprenden sulfato de cinc, además de los componentes habituales en este tipo de mezclas tal como espesantes, colorantes, humectantes, etc., son excelentes composiciones retardadoras a la vez que poco o nada corrosivas. Esto es, pueden transportarse en cubas o cisternas de hierro galvanizado sin que las mismas se deterioren.
Además, como ya se ha indicado anteriormente, si la composición retardadora de base polifosfato de amonio líquido contiene sulfato de cinc y fosfato cálcico con una granulometría de entre 1 y 10 micras, el comportamiento anticorrosivo es todavía más acentuado.
Descrita suficientemente la invención, resulta obvio que dentro de la misma se incluye cualquier combinación de humectante, espesante (silicato magnésico, silicatos magnésicos hidratados, gomas, etc.) y/o colorante.
- Ensayo 3. Corrosividad del hierro galvanizado [mm/año]Retardante Inhibidor decorrosión Concentrado Polifosfato deamonio + sulfato de cinc 25 Ctotal 25 °C parcial 50 °C total 50 °C parcial 25 °C total 25 °C parcial Muestra 1 BUDIT 226 no corrosión no corrosión 0,005 0,01 no corrosión 0,012
- Diluido parcial 50 °C total 50 °C no corrosión 0,01
Tabla 3
Claims (14)
- REIVINDICACIONES1.- Mezcla inhibidora de corrosión para composiciones de polifosfato de amonio retardadoras de llama, caracterizada porque comprende sulfato de cinc, anhidro o hidrato, y una proporción de fosfato cálcico con una granulometría de entre 1 y 10 micras en un rango de entre el 0,01 % y el 5 % en peso respecto del total del polifosfato de amonio más el sulfato de cinc.
- 2.- Mezcla inhibidora de corrosión según la reivindicación 1, caracterizada porque la proporción de fosfato cálcico con una granulometría de entre 1 y 10 micras está en un rango de entre el 0,1 % y el 0,5 % en peso respecto del total del polifosfato de amonio más el sulfato de cinc.
- 3.-Mezcla inhibidora de corrosión según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la concentración en sulfato de cinc, anhidro o hidrato, está en un rango de entre 0,01 % y 5 % en peso respecto del total del polifosfato de amonio más el sulfato de cinc.
- 4.-Mezcla inhibidora de corrosión según la reivindicación 3, caracterizada porque la concentración en sulfato de cinc, anhidro o hidrato, está en un rango de entre 0,1 % y 0,5 % en peso respecto del total del polifosfato de amonio más el sulfato de cinc.
- 5.- Composición retardadora de llama, particularmente destinada a la lucha contra incendios con medios terrestres, de las que comprenden un polifosfato de amonio líquido, caracterizada porque comprende la mezcla inhibidora de corrosión definida en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
- 6.- Composición retardadora de llama según la reivindicación 5, caracterizada porque el polifosfato de amonio líquido tiene un índice de polimerización comprendido entre el 10 % y el 70 %, un contenido en amoníaco expresado como nitrógeno comprendido entre el 7 % y el 12 % en peso sobre el contenido total del polifosfato de amonio y un contenido en anhídrido fosfórico comprendido entre el 20 % y el 37 % en peso sobre el contenido total del polifosfato de amonio.
- 7.- Composición retardadora de llama según la reivindicación 5 ó 6, caracterizada porque el índice de polimerización del polifosfato de amonio líquido está comprendido entre el 20 % y el 55 %.
- 8.- Composición retardadora de llama según la reivindicación 7, caracterizada porque el índice de polimerización del polifosfato de amonio líquido es aproximadamente igual al 25 %.
- 9.- Composición retardadora de llama según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizada porque la concentración en amoníaco expresado como nitrógeno del polifosfato de amonio es aproximadamente igual al 10 % en peso sobre el contenido total del polifosfato de amonio.
- 10.- Composición retardadora de llama según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizada porque el contenido en anhídrido fosfórico del polifosfato de amonio es aproximadamente igual al 30 % en peso sobre el total del polifosfato de amonio.
- 11.- Composición retardadora de llama según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10, caracterizada porque comprende al menos un agente humectante y al menos un agente colorante.
- 12.-Método para inhibir la corrosividad de composiciones de polifosfato de amonio retardadoras de llama definidas en una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 11, incorporando en dichas composiciones una mezcla inhibidora de corrosión definida en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
- 13.-Método según la reivindicación 12, para inhibir la corrosión de depósitos de hierro galvanizado en los medios terrestres para luchar contra incendios.
- 14.-Método según la reivindicación 13, para inhibir la corrosión del hierro galvanizado a menos de 0,012 mm por año.
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