ES2709000T3 - Espuma para la extinción de incendios que contiene siloxano - Google Patents

Espuma para la extinción de incendios que contiene siloxano Download PDF

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Dirk Blunk
Ralf Hetzer
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Abstract

Concentrado de espuma para la extinción de incendios, que comprende un tensioactivo, que contiene al menos un hidrato de carbono o un derivado de hidrato de carbono sustituidos o no sustituidos así como al menos un oligosiloxano, comprendiendo el tensioactivo una molécula seleccionada del grupo que contiene o mezclas de las mismas,**Fórmula** en donde A es un hidrato de carbono o un derivado de hidrato de carbono sustituidos o no sustituidos con una a cuatro unidades de azúcar, B representa una estructura enlazadora opcional de al menos un átomo o una cadena y C es un oligosiloxano.

Description

DESCRIPCION
Espuma para la extincion de incendios que contiene siloxano
La presente invention se refiere al campo de las espumas o concentrados de espuma para la extincion de incendios. En particular en el caso de que prendan fuego mayores cantidades de llquido de productos qulmicos organicos, tales como por ejemplo combustibles, se anaden al agua de extincion habitualmente agentes de espuma especiales. Los mismos tienen propiedades de tensioactivo y posibilitan, a diferencia de los agentes de espuma de extincion convencionales, la humectacion automatica de la superficie del material incendiado. Por tanto, tales denominadas espumas de extincion AFFF (Aqueous Film Forming Foams) forman, como caracterlstica particular, una pellcula de agua sobre la superficie del llquido incendiado. La barrera de vapor que se genera de este modo dificulta que el llquido inflamable pase a la fase gas y as! mantenga el fuego o forme mezclas de gas inflamables o explosivas. La capacidad de humectacion caracterlstica de espumas AFFF posibilita ademas a la espuma el deslizamiento sobre la superficie del llquido incendiado, de tal manera que tambien se alcanzan puntos en los que se no puede aplicar directamente la espuma de extincion. Ademas, la superficie de la espuma se vuelve a cerrar de forma automatica despues de una alteration (por ejemplo, por caldas de objetos). Ademas, la pellcula tambien fluye y actua en zonas que no son alcanzadas directamente por la espuma.
Durante mucho tiempo, el perfluorooctilsulfonato (PFOS) en tales espumas para la extincion de incendios se considero un agente de election. Sin embargo, ya que se observo que es toxico, persistente y bioacumulativo, se limito mucho su uso por la directiva de la UE 2006/122/CE del 12.12.2006. Las espumas de extincion con un contenido de PFOS de mas de 50 ppm ya no se pueden usar en la UE. Actualmente se usan en AFFF distintos tensioactivos polifluorados diferentes como productos sustitutos de PFOS. Hasta la fecha, de estos tensioactivos se ha supuesto que no son, o al menos son menos, bioacumulativos y toxicos. Pero a este respecto aun esta pendiente una valoracion definitiva y en cualquier caso perdura el problema fundamental de la persistencia de compuestos perfluorados.
Por tanto, se plantea el objetivo de encontrar concentrados de espuma para la extincion de incendios AFFF potentes alternativos, que contengan en la medida de la posible tensioactivos con la misma action, pero preferentemente menos toxicos y preferentemente sin halogenos.
Este objetivo se consigue mediante la reivindicacion 1 de la presente invencion. Por consiguiente, se propone un concentrado de espuma para la extincion de incendios que comprende un tensioactivo de acuerdo con la reivindicacion 1, que contiene al menos un hidrato de carbono o un derivado de hidrato de carbono sustituidos o no sustituidos as! como al menos un oligosiloxano. El termino “que contiene” en este contexto significa que tanto el hidrato de carbono o el derivado de hidrato de carbono como el oligosiloxano son subconstituyentes de una molecula de mayor tamano y estan enlazados ambos a traves de enlaces covalentes al resto de la molecula.
Sorprendentemente, ha resultado que los tensioactivos de acuerdo con la reivindicacion 1 son adecuados para la generation de espumas para la extincion de incendios que forman una pellcula de agua y, en funcion de la aplicacion, se puede conseguir al menos una de las siguientes ventajas:
- por la elevada solubilidad en agua de los hidratos de carbono, el tamano total de la molecula de los tensioactivos de acuerdo con la invencion con una solubilidad suficiente es suficientemente pequeno; se prefieren moleculas pequenas en la mayorla de las aplicaciones, ya que sus coeficientes de difusion son mayores.
Los tensioactivos se conocen, entre otras cosas, por los documentos SU19681282743, US 2007/134283 y US 2007/135329.
- Los tensioactivos estan exentos de halogenos, en particular de fluor, y se pueden preparar sustancialmente a partir de materias primas renovables.
- Los tensioactivos posibilitan la formation automatica de una pellcula de agua cerrada sobre la superficie del material incendiado (por ejemplo combustible): como barrera de vapor, esta pellcula de agua obstaculiza el paso del llquido inflamable a la fase gas y minimiza de este modo que el material incendiado mantenga el fuego o forme mezclas de gas con incendiables/explosivas.
- A causa de la formacion de la pellcula de agua es particularmente adecuado para incendios de llquidos sin contener compuestos poli- o perfluorados.
De acuerdo con la invencion, el tensioactivo comprende una molecula seleccionada del grupo que contiene
Figure imgf000003_0001
o mezclas de las mismas,
en la que A es un hidrato de carbono o derivado de hidrato de carbono sustituido o no sustituido con una a cuatro unidades de azucar,
B representa una estructura enlazadora opcional de al menos un atomo o una cadena y C es un oligosiloxano, preferentemente un di-, tri- o tetrasiloxano
En lo sucesivo se explican con mas detalle los subconstituyentes del tensioactivo, pudiendo combinarse de forma discrecional caracterlsticas o indicaciones particulares.
Subconstituyente A:
A es un hidrato de carbono o derivado de hidrato de carbono sustituido o no sustituido con una a cuatro unidades de azucar. Se prefieren mono-, di- y trisacaridos, es decir, una, dos o tres unidades de azucar.
Ademas, el subconstituyente A o partes del subconstituyente A tambien pueden estar compuestos de derivados de hidratos de carbono, tales como por ejemplo los acidos de azucar (acidos aldonicos, acidos uronicos o acidos aldaricos), alcoholes de azucar (alditoles), aminoazucares o ciclitoles, asl como sus eteres, esteres, amidas o tioesteres.
Por la expresion “unidades de azucar” o “hidrato de carbono” se entiende en particular hexosas, pentosas o ciclitoles, que (en caso de presencia de disacaridos o sacaridos superiores) estan unidos entre si preferentemente de forma glicosldica.
Como se ha descrito, los hidratos de carbono pueden estar sustituidos o no sustituidos, prefiriendose los hidratos de carbono no sustituidos a causa de la mayor solubilidad en agua resultante.
Siempre que los hidratos de carbono esten sustituidos, se prefieren sustituyentes etilenoxi, oligo(etilenoxi), metilo, etilo, alilo o acetilo.
Son hidratos de carbono o derivados de hidratos de carbono preferentes en el sentido de la presente invencion en el caso de monosacaridos: glucosa, glucosamina, fructosa, galactosa
en el caso de disacaridos: maltosa, isomaltosa, sacarosa, celobiosa, lactosa, trehalosa
en el caso de trisacaridos: rafinosa, maltotriosa, isomaltotriosa, maltotriulosa, ciceritol
en el caso de los ciclitoles: inosita, quebraquitol, pinitol
en el caso de los acidos de azucar: acido gluconico, acido glucuronico, acido glucarico, acido tartarico, acido galactonico, acido galacturonico, acido galactarico, acido manonico, acido manuronico, acido manarico, acido fructonico, acido fructuronico, acido fructarico, acido arabinonico, acido arabinuronico, acido arabinarico, acido xilonico, acido xiluronico, acido xilarico, acido ribonico, acido riburonico, acido ribarico, acido ascorbico
en el caso de alditoles: sorbitol, xilitol, manitol, lactitol, maltitol, isomaltitol, treitol, eritritol
Subconstituyente B:
B es una subestructura enlazadora opcional de al menos un atomo o una cadena, preferentemente de carbono y/o atomos de nitrogeno y/u oxlgeno (debiendo quedar descartados enlaces O-O).
Esta cadena puede ser una cadena de alquilo pura, es decir, B es un resto alquileno no sustituido o dado el caso sustituido con alquilo.
Como alternativa, B puede contener tambien grupos eter, ester o amida. Por ejemplo, B puede contener glicerina, poli- u oligoetilenglicol, poli- u oligopropilenglicol, pentaeritritol, alquilaminas o acidos carboxllicos como subestructura.
B esta unido con el resto A preferentemente de forma glicosldica a traves de un atomo de carbono anomerico. En el caso de un derivado de acido carboxllico como A, B puede estar enlazado tambien a traves de un enlace amida o ester con A.
Con el resto C (el siloxano) esta unido B preferentemente a traves de un enlace Si-C o Si-O.
Se senala que en el caso de algunos tensioactivos de acuerdo con la presente invencion tambien se puede prescindir del subconstituyente B, es decir, dado el caso A y C estan enlazados entre si directamente.
Ademas, en algunos tensioactivos de acuerdo con la presente invencion, el resto B-C o C tambien puede estar unido en otras posiciones regioqulmicas del hidrato de carbono o derivado de hidrato de carbono A.
Subconstituyente C:
C es un oligosiloxano, preferentemente un di-, tri- o tetrasiloxano. A este respecto, se prefieren los metil- y etilsiloxanos o los siloxanos mixtos con metilo y restos etilo.
En el caso de que C sea un trisiloxano o siloxano superior, C puede estar enlazado con B (o dado el caso A) a traves de uno de los siloxanos terminales (de tal modo que se forma una especie de “cadena continua”), como alternativa, C puede estar enlazado con B (o dado el caso A) tambien a traves de uno de los siloxanos de posicion media, de tal manera que se forma una especie de estructura en forma de X o T o ramificada. En el caso de que C se derive de un di- o trihidrosiloxano, las subestructuras A-B o A unidas con C pueden ser del mismo tipo o diferentes.
Preferentemente, C tiene una de las siguientes estructuras:
Figure imgf000004_0001
en la que cada R, independientemente entre si, se refiere a etilo o metilo y n se encuentra entre 0 y 10, preferentemente entre 0 y 5, aun mas preferentemente es 0, 1 o 2.
De acuerdo con una forma de realization preferente de la presente invencion, el concentrado de espuma para la extincion de incendios comprende tambien uno o varios de los siguientes constituyentes: formador de espuma, formador de pellcula, estabilizantes de pellcula, anticongelantes, conservantes y agentes anticorrosion, promotores de la solubilidad asl como tampones.
En lo sucesivo se explican con mas detalle estos componentes, pudiendo combinarse de forma discrecional caracterlsticas o indicaciones individuales.
Formador de espuma:
Para la mejora de la formation de espuma se pueden anadir mediante mezcla co-tensioactivos. En particular, estos pueden ser: alquilbencenosulfonatos lineales, alcanosulfonatos secundarios, alquilsulfonatos de sodio, aolefinasulfonatos, ester de acido sulfosucclnico, a-metilestersulfonatos, etoxilatos de alcohol, alquilfenoletoxilatos, productos de adicion de alcohol graso-oxido de etileno/oxido de propileno, tensioactivos de glucosido (por ejemplo, Glucopon, este se prefiere en particular), laurilsulfatos, laurethsulfatos, sales de imidazolio, lauriminodipropionato, copollmeros de acrilo. Como contraiones para los tensioactivos anionicos contenidos en esta lista se consideran sobre todo Li+, Na+, K+, NH4+, N(C2H5)4+.
Formador de pelicula, estabilizantes de pelicula:
Para la mejora de las propiedades de pellcula y de espuma se pueden anadir mediante mezcla al concentrado de agente de espuma entre otras cosas los siguientes constituyentes: polisacaridos, alginatos, goma xantana, derivados de almidon.
Anticongelantes:
Para la mejora de la resistencia a la congelation y la capacidad de aplicacion a bajas temperaturas se pueden anadir mediante mezcla al concentrado de agente de espuma entre otras cosas los siguientes constituyentes: etilenglicol, propilenglicol, glicerina, 1-propanol, 2-propanol, urea, sales inorganicas.
Conservantes y agentes anticorrosion:
Para la mejora de la resistencia en almacenamiento y para la protection de los recipientes y aparatos de almacenamiento se pueden anadir mediante mezcla al concentrado de agente de espuma entre otras cosas los siguientes constituyentes:
solution de formaldehldo, sales de acido alquilcarboxllico, acido ascorbico, acido salicllico, toliltriazoles.
Promotores de la solubilidad:
Para la mejora de la solubilidad de los constituyentes se pueden anadir mediante mezcla al concentrado de agente de espuma entre otras cosas los siguientes constituyentes: butilglicol, butildiglicol, hexilenglicol.
Tampones:
Los tensioactivos de siloxano son sensibles a pH con respecto a la capacidad de almacenamiento. Un tamponamiento del concentrado a un valor de pH de aproximadamente 7 por tanto es ventajoso. Pueden ser sistemas de tampon por ejemplo:
dihidrogenortofosfato de potasio/hidroxido de sodio,
tris(hidroximetil)aminometano/acido clorhldrico,
hidrogenofosfato disodico/acido clorhldrico acido cltrico/hidroxido de sodio,
acido cltrico/acetato de sodio.
La presente invention se refiere asimismo al uso de un tensioactivo que contiene al menos un hidrato de carbono o derivado de hidrato de carbono sustituido o no sustituido asl como al menos un oligosiloxano como adicion a las espumas y/o concentrados para la extincion de incendios.
Los componentes que se han mencionado anteriormente y reivindicados y descritos en los ejemplos de realization que se van a usar de acuerdo con la invencion en cuanto a su tamano, conformation, selection de materiales y conception tecnica no quedan sometidos a ninguna condition de exception especial, de tal manera que se pueden aplicar de forma ilimitada los criterios de seleccion conocidos en el campo de aplicacion.
Se desprenden otras particularidades, caracterlsticas y ventajas del objetivo de la invencion de las reivindicaciones dependientes asl como de la siguiente description de los ejemplos correspondientes, que se han de interpretar como meramente ilustrativos y no limitantes.
EJEMPLO I:
El Ejemplo I se refiere a un tensioactivo de acuerdo con la presente invencion con la siguiente estructura:
Figure imgf000005_0001
Se examino el comportamiento de dispersion de una solucion de Ejemplo I 2 g/l; se encontro que este compuesto se dispersa.
El mismo comportamiento lo mostro una solucion de Ejemplo I 2 g/l y SDS 0,5 g/l.
EJEMPLO II
El Ejemplo II se refiere a un tensioactivo de acuerdo con la presente invencion con la siguiente estructura:
Figure imgf000006_0001
Se examino el comportamiento de dispersion de una solucion de Ejemplo II 2 g/l y SDS 0,24 g/l; se encontro que este compuesto se dispersa de forma muy rapida. Se encontro un comportamiento similar (no obstante, una dispersion no tan rapida) para una solucion de Ejemplo II 2 g/l y Hansanol NS 242 conc. (laurethsulfato de sodio 2EO) 0,25 g/l. Se examino asimismo una solucion de Ejemplo II 500 mg/l y Glucopon 215 CS UP (alquilpoliglucosido con una longitud de cadena de alquilo de C8-C10) 6 g/l y se encontro que la misma se dispersa.
EJEMPLO III:
El Ejemplo III se refiere a un tensioactivo de acuerdo con la presente invencion con la siguiente estructura:
Figure imgf000006_0002
Se examino el comportamiento de dispersion de una solucion de Ejemplo III 2 g/l y SDS 0,5 g/l; se encontro que este compuesto se dispersa muy rapidamente.
EJEMPLO IV:
El Ejemplo IV se refiere a un tensioactivo de acuerdo con la presente invencion con la siguiente estructura
Figure imgf000006_0003
Se examino el comportamiento de dispersion de una solucion de Ejemplo IV 2 g/l; se encontro que este compuesto se dispersa muy rapidamente.
Una solucion de Ejemplo IV 2 g/l y SDS 0,5 g/l mostro el mismo comportamiento.
EJEMPLO V:
El Ejemplo V se refiere a un tensioactivo de acuerdo con la presente invencion con la siguiente estructura
Figure imgf000006_0004
Se examino el comportamiento de dispersion de una solucion de Ejemplo V 2 g/l y SDS 0,5 g/l; se encontro que este compuesto se dispersa muy rapidamente.
EJEMPLO VI:
El Ejemplo VI se refiere a un tensioactivo de acuerdo con la presente invención con la siguiente estructura:
Figure imgf000007_0001
Se examino el comportamiento de dispersion de una solucion de Ejemplo VI 2 g/l y SDS 0,5 g/l; se encontro que este compuesto se dispersa muy rapidamente.
EJEMPLO VII:
El Ejemplo VII se refiere a un tensioactivo de acuerdo con la presente invención con la siguiente estructura:
Figure imgf000007_0002
Se examino el comportamiento de dispersion de una solucion de Ejemplo VII aproximadamente 250 mg/l; se encontro que este compuesto se dispersa muy rapidamente. Lo mismo se aplica a una solucion de Ejemplo VII 500 mg/l y Glucopon 215 CS UP (alquilpoliglucosido con una longitud de cadena de alquilo de C8-C10) 6 g/l.
EJEMPLO VIII:
El Ejemplo VIII se refiere a un tensioactivo de acuerdo con la presente invención con la siguiente estructura:
Figure imgf000007_0003
Se examino el comportamiento de dispersion de una solucion de Ejemplo VIII 2 g/l y SDS 0,5 g/l; se encontro que este compuesto se dispersa.
Una solucion de Ejemplo VIII 2 g/l y Glucopon 215 CS UP (alquilpoliglucosido con una longitud de cadena de alquilo de C8-C10) 6 g/l mostro el mismo comportamiento.
EJEMPLO IX:
El Ejemplo IX se refiere a un tensioactivo de acuerdo con la presente invencion con la siguiente estructura:
Figure imgf000008_0001
Se examino el comportamiento de dispersion de una solucion de Ejemplo IX 2 g/l y SDS 0,5 g/l; se encontro que este compuesto se dispersa.
Una solucion de Ejemplo IX 2 g/l y Glucopon 215 CS UP (alquilpoliglucosido con una longitud de cadena de alquilo de C8-C10) 6 g/l mostro el mismo comportamiento.
EJEMPLO X:
El Ejemplo X se refiere a un tensioactivo de acuerdo con la presente invención con la siguiente estructura:
Figure imgf000008_0002
Se examino el comportamiento de dispersion de una solucion de Ejemplo X 2 g/l; se encontro que este compuesto se dispersa. Lo mismo se aplica a solucion de Ejemplo X 2 g/l y SDS 0,5 g/l.
Una solucion de Ejemplo X 2 g/l y Glucopon 215 CS UP (alquilpoliglucosido con una longitud de cadena de alquilo de C8-C10) 6 g/l mostro el mismo comportamiento.
EJEMPLO XI:
El Ejemplo XI se refiere a un tensioactivo de acuerdo con la presente invención con la siguiente estructura:
Figure imgf000008_0003
Se examino el comportamiento de dispersion de una solucion de Ejemplo XI 2 g/l y SDS 0,5 g/l; se encontro que este compuesto se dispersa.
Una solucion de Ejemplo XI 2 g/l y Glucopon 215 CS UP (alquilpoliglucosido con una longitud de cadena de alquilo de C8-C10) 6 g/l mostro el mismo comportamiento.
EJEMPLOS COMPARATIVOS:
Como ejemplos comparativos se seleccionaron tensioactivos que contienen unidades de polietilenglicol en lugar de los restos hidrato de carbono.
EJEMPLO COMPARATIVO I
Como tensioactivo comparativo I se selecciono un tensioactivo que contiene unidades de polietilenglicol en lugar de
Figure imgf000009_0001
Se examino una solucion de Ejemplo comparativo I 2 g/l asf como SDS 0,5 g/l. La solucion se acumula en el fondo de la bandeja, no se observo dispersion alguna. Una solucion del Ejemplo comparativo I sin SDS mostro el mismo comportamiento.
EJEMPLO COMPARATIVO II
Como Ejemplo comparativo II se selecciono un compuesto con la siguiente estructura:
Figure imgf000009_0002
Se examino una solucion de Ejemplo comparativo II 2 g/l asf como SDS 0,5 g/l. La solucion se acumula en el fondo de la bandeja, no se observo dispersion alguna. Una solucion del Ejemplo comparativo II sin SDS mostro el mismo comportamiento.
EJEMPLO COMPARATIVO III
Como Ejemplo comparativo III se seleccionó un compuesto con la siguiente estructura:
Figure imgf000009_0004
Se examino una solucion de Ejemplo comparativo III 2 g/l asf como SDS 0,5 g/l. La solucion se acumula en el fondo de la bandeja, no se observo dispersion alguna. Una solucion del Ejemplo comparativo III sin SDS mostro el mismo comportamiento.
EJEMPLO COMPARATIVO IV
Como Ejemplo comparativo IV se selecciono un compuesto con la siguiente estructura:
Figure imgf000009_0003
Se examino una solucion de Ejemplo comparativo IV 2 g/l asf como SDS 0,5 g/l. La solucion se acumula en el fondo de la bandeja, no se observo dispersion alguna. Una solucion del Ejemplo comparativo IV sin SDS mostro el mismo comportamiento.
Preparacion de los glicosidosiloxanos
Los tensioactivos de siloxano-glicosido mostrados en los ejemplos se pueden preparar entre otras cosas del siguiente modo a partir de los hidratos de carbono:
Figure imgf000010_0001
Examen del comportamiento de dispersión
Para examinar el comportamiento de dispersion se pusieron 5 ml de ciclohexano en una placa de Petri con un diametro de 9 cm. Sobre esto se puso en cada caso una gota de la solucion de tensioactivo sin espuma y se observo si y como se expande la solucion de tensioactivo sobre la superficie del ciclohexano.
Las combinaciones individuales de los constituyentes y de las caracterlsticas de las realizaciones que ya se han mencionado son ilustrativas; el reemplazo y la sustitucion de estas ensenanzas por otras ensenanzas que estan contenidas en este documento con los documentos citados asimismo se sopesan expresamente. El experto en la materia reconoce que pueden presentarse asimismo variaciones, modificaciones y otras realizaciones que se describen en el presente documento sin apartarse del concepto de la invencion y del alcance de la invencion. Correspondientemente, la descripcion que se ha mencionado anteriormente es ilustrativa y no se ha de considerar limitante. La palabra usada en las reivindicaciones comprender no excluye otros constituyentes o etapas. El artlculo indeterminado “un” no excluye el significado de un plural. El mero hecho de que determinadas medidas se recitan en reivindicaciones distintas unas de otras no aclara que no se pueda usar ventajosamente una combinacion de estas medidas. El alcance de la invencion se define en las siguientes reivindicaciones y los equivalentes correspondientes.

Claims (4)

REIVINDICACIONES
1. Concentrado de espuma para la extincion de incendios, que comprende un tensioactivo, que contiene al menos un hidrato de carbono o un derivado de hidrato de carbono sustituidos o no sustituidos asi como al menos un oligosiloxano, comprendiendo el tensioactivo una molecula seleccionada del grupo que contiene
Figure imgf000011_0001
o mezclas de las mismas,
en donde A es un hidrato de carbono o un derivado de hidrato de carbono sustituidos o no sustituidos con una a cuatro unidades de azucar,
B representa una estructura enlazadora opcional de al menos un atomo o una cadena
y C es un oligosiloxano.
2. Concentrado de acuerdo con la reivindicacion 1, siendo C un di-, tri- o tetrasiloxano.
3. Concentrado de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, representando A un mono-, di- y trisacarido, un acido de azucar, un aminoazucar o un ciclitol, o un eter, un ester, una amida o un trioester de estos compuestos.
4. Uso de un tensioactivo que contiene al menos un hidrato de carbono o un derivado de hidrato de carbono sustituidos o no sustituidos asi como al menos un oligosiloxano como adicion a espumas y/o concentrados para la extincion de incendios, comprendiendo el tensioactivo una molecula seleccionada del grupo que contiene
Figure imgf000011_0002
o mezclas de las mismas,
en donde A es un hidrato de carbono o un derivado de hidrato de carbono sustituidos o no sustituidos con una a cuatro unidades de azucar,
B representa una estructura enlazadora opcional de al menos un atomo o una cadena
y C es un oligosiloxano.
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