FI98271C - Paisuneita makromolekyylejä sisältävän vesiseosjärjestelmän käyttö sammutusvetenä - Google Patents

Description

s 98271

H

PAISUNEITA MAKROMOLEKYYLEJÄ SISÄLTÄVÄN VESISEOSJARJESTEL-MÄN KÄYTTÖ SAMMUTUSVETENÄ ±0

Palonsammutukseen käytetään enimmäkseen sammutusvettä siinä muodossa kuin sitä saadaan vesijohtoverkosta tai, esimerkiksi metsäpalojen tapauksessa, luonnollisista vesis-15 töistä. Sammutusveden vaikutustapa perustuu toisaalta sii hen, että tullessaan yhteyteen palavien esineiden kanssa korkean lämpökapasiteettinsa ja höyrystymislämpötilansa ansiosta saa aikaan erittäin tehokkaan jäähdytyksen siten, että painutaan esineen palamis-tai syttymislämpötilan ala-20 puolelle. Toisaalta sen vaikutus perustuu siihen, että se joutuessaan kosketuksiin kuumien esineiden kanssa höyrystyy/ Da syntyvä vesihöyry ottaa palamiseen tarvittavan ilman paikan, jolloin se saa liekit sammumaan.

25 Olennainen epäkohta käytettäessä vettä tavanomaisessa muo dossa on, että suuri osa vedestä usein käyttämättömänä virtaa palamattomiin osiin tai imeytyy maahan. Tämä on haitta erityisesti metsäpalojen yhteydessä, kun olennainen osa usein suurella vaivalla kuljetettua vettä jää täysin 30 käyttämättä. Juuri palontorjunta erityisesti lähellä maan pintaa on kuitenkin tärkeä osa metsäpalontorjuntaa, koska metsäpalon tyypillisessä muodossa tuli etenee kuivassa aluskasvillisuudessa (ruoho, lehdet, pensaisto) ja aiheuttaa yksittäisiä tulipesäkkeitä, jotka sitten huomaamatta 35 yhdistyvät. Tähän mennessä ei ole onnistuttu käyttämään kuljetettua vettä optimaalisesti hyväksi erityisesti siksi, että metsäpaloja edeltää usein pitkä kuivakausi, ja maaperä on vastaavasti erittäin vettäimevä.

40 Periaatteessa sama ongelma syntyy kuitenkin myös senkal taisten palojen yhteydessä, kuten esimerkiksi kattotuoli-palojen, jolloin katto ei ole erotettu tulenkestävällä pohjalla alakerroksista. Tällöin on tavallisesti niin, että vesi virtaa lattioiden, läpivientien, rappujen jne.

2 98271 kautta allaoleviin kerroksiin rakennuksessa, ja menee näin hukkaan sammutuksen kannalta. Samalla syntyy palavassa kerroksessa veden puutteen takia vaara tulen leviämisestä 5 alaspäin. Alasvirtaava vesi saa toisaalta aikaan usein suuria vahinkoja siten, että sammutusveden määrän lisääminen ei myöskään ole ongelmatonta.

Mainittujen epäkohtien välttämiseksi kuvataan patentissa 10 DE-OS 31 14 630 geelien käyttö vesiesteenä tulenuhkaamien rakennusosien yläpinnoilla, esimerkiksi laakakatoilla, sekä kokonaisten maa-alueiden suojaamiseksi pintapaloilta. Tällä menetelmällä on tarkoitus välttää ei-toivottu sammutusveden häviö poisvirtauksesta ja imeytymisestä johtuen. 15 Kyseessä on kuitenkin tässä tapauksessa todellinen geeli, jolla on erittäin suuri viskositeetti, ja jolla peitetään paksuna kalvona suojattavat esineet. Koska tällaiset geelit eivät imeydy hyvin palonuhkaamaan aineeseen, on niillä huono sammutusvaikutus. Niiden suuri viskositeetti saa 20 aikaan sen, että tarvitaan erityisiä laitteita niiden käy ttämiseen .

Se, että patentin DE-OS 31 14 630 mukaiset palontorjunta-toimenpiteet vesipitoisilla geeleillä eivät ole yleisty-25 neet, selittyy sillä, että ehdotetulla menetelmällä on varsin vaatimaton vaikutus, sekä sillä, että palontorjun-tatoimenpiteisiin tarvitaan erityistä laitteistoa ja siitä on seurauksena korroosio-ja ympäristöhaittoja.

30 Tämän keksinnön tarkoituksena on siksi saada aikaan tulen- torjuntakeino päämääränä se, että vähennetään palontorjunnassa syntyviä vesivahinkoja, pienennetään ympäristöhaittoja, mahdollistetaan yleisesti käytössäolevan laitteiston hyödyntäminen ja vältetään korroosiohaitat.

35 Tämä tehtävä on keksinnön mukaisesti ratkaistava siten, että käytetään vesiseosjärjestelmää patenttivaatimusten mukaisesti.

40 Veteenliukenemattomia, vedessä suuresti paisuvia polymee- 3 9827,1 rejä on kuvattu esimerkiksi amerikkalaisissa patenttijulkaisuissa 4 017 653 ja 4 018 951. Ammattilaisten keskuudessa nimitetään näitä aineita suurimuaktiivisiksi poly-5 meereiksi tai niin sanotuiksi superabsorbereiksi. Tämä pätee erityisesti akryyli-tai meta-akryyliamidin ja akryy-linitriilin kanssa, kuten on kuvattu patenttijulkaisussa DE-PS 2 706 135.

10 Keksinnönmukaisesti käytettävä dispersio valmistetaan edullisesti lisäämällä kuivien, hieman ristikytkettyjen sekapolymeerien, jotka perustuvat natriumakrylaattiin ja/ tai akryylihappoon ja joilla on hiukkaskoko noin 0.02 -0.5 mm, kalium-tai natriumsuoloja vastaavaan määrään vettä 15 samalla sekoittaen sekoittimella tai kierrätyspumppauksel- la. Ristikytkemisaineiksi soveltuvat kaikki olefiiniset vähintään bifunktionaaliset monomeerit, kuten esimerkiksi metyleenibisakryyliamidi, divinyylibentseeni, trisallyy-lisyanuraatti, trisallyylifosfaatti, jne. Sopivien risti-20 kytkettyjen polymeerien valmistus radikaalisen tai redox- polymerisaation avulla on tunnettua.

Paisunnan nopeuttamiseksi voidaan paisuuntumattomiin seka-polymeereihin lisätä hienojakoista piihappoa ja/tai sili-25 kaatteja. Mahdollisesti lisättyjen aktiivisten piihappojen tapauksessa ovat kyseessä tuotteet, jotka tunnetaan erityisesti täyteaineina tai absorbeina, kuten erityisesti piihappoekserogeelit, joilla on BET-pinta yli 30 m /g, yleensä useampia 100 m /g, tai liekkihydrolyyttisella ha-30 joituksella piitetrakloridista saadut aktiiviset piihapot, joilla on BET-pinta välillä 50-450 m /g (aerosiili). Aktiivisten piihappojen sijasta voidaan käyttää vesilasista * ja vastaavista metallisuoloista ja mahdollisesti mineraa- lihapoista, erityisesti kalsiumista, magnesiumista tai 2.3 alumiinista, seostettuja aktiivisia silikaatteja, joilla on BET-pinta yli 30 m /g, niiden kserogeelien muodossa keksinnön tarkoitukseen yhdessä suurimuaktiivisten polymeerien kanssa.

40 Vesiliukoinen dispersio sisältää geelihiukkasia sellai- 98271 sinä pitoisuuksina, että jäljelle jää riittävästi vapaata vettä, jotta toisaalta saavutettaisiin parantunut sammu-tusvaikutus vesivahinkojen ollessa minimaalisia, ja toi-5 saalta mahdollistettaisiin käytettävyys erittäin suurella kostutuskyvyllä, sellaisella kuten on puhtaalla vedellä. Keksinnön mukaisesti käytetään dispersiota, jossa on 50 -80 painoprosenttia, edullisesti 60-70 painoprosenttia, kokonaisvedestä geelihiukkasissa.

10

Geelihiukkaset koostuvat suurimuaktiivisista sekapolymee-reista, joiden rakenne on muodostettu sellaiseksi, että ne imevät nopeasti 100 - 200 kertaa oman painonsa verran vettä, mutta eivät kuitenkaan liukene veteen. Jos tällä ta-15 valla paisutettuihin geelihiukkasiin lisätään ylimäärä vettä, niin pysyy ylimääräinen vesi puhtaana vesifaasina, joka toimii geelihiukkasten kuljettimena ja säilyttää vis-kositeettinsa, kun taas geelihiukkasia voidaan pitää yksittäisinä erillisinä makromolekyyleinä.

20

Keksinnön mukaan käytetään dispersiota, jossa polyakryyli-happoihin perustuvat (natrium-tai kaliumsuolojen muodossa) paisuntahiukkaset vastaavat keksinnön vaatimuksia optimaalisesti eivätkä aiheuta minkäänlaista kuormitusta ympäris-25 tölle.

Lisättäessä tämän kaltaista tuotetta aina määrään noin 0.6 painoprosenttia veteen havaitaan vain erittäin vähäinen viskositeetin kasvu. Neste säilyy täysin pumpattavana, ja 30 siirryttäessä puhtaasta vedestä paisuntahiukkasilla varus tettuun veteen sammutustilanteessa ei ruiskumiehistö huomannut mitään eroa käsiteltävyydessä. Suuremmilla pitoisuuksilla nousee viskositeetti hyppäyksenomaisesti, ja vapaa vesi, joka on luonteenomaista keksinnön mukaiselle 35 dispersion käytölle , vähenee nopeasti. Aina vis kositeettiin 100 mPa asti voidaan puhua "sammutusvedestä", jota voidaan käsitellä kuten puhdasta vettä.

Kostutusaineen lisääminen on mahdollista, ja se voi olla 40 5 9827-1 hyödyksi erityistapauksissa/ kuten puuvillapaalien sammutuksessa .

Sammutusveden, joka on valmistettu lisäämällä paisunta- 5 hiukkasia määrässä 0.4 % veteen, vaikutus on, kuten on todettu kokeissa, erinomainen: standardihuonepalossa havaittiin, että vaadittu sammutusvesimäärä pieneni 30 -35 %, ja paloalueelta poisvirtaava vesimäärä pieneni 85 %. Lisättäessä 0.5 - 0.6 % paisutushiukkasia nousee visio kositeetti jo huomattavasti, mutta sammutustoiminta voi daan suorittaa kuitenkin totutulla tavalla.

Keksinnön mukaisesti käytetyn dispersion erillisillä gee-lihiukkasilla ei ole mitään yhteistä tunnettuihin paksun-15 nusaineisiin, joita on ehdotettu veden tarttuvuuden lisää miseen, ja jotka aiheuttavat suuren viskositeetin kasvun siihen liittyvine epäkohtineen.

Säätämällä keksinnön mukaisesti käytetyn dispersion ve-20 siseosjärjestelmän ph-arvoksi 6-8, voidaan välttää kor roosioilmiöt käytetyissä sammutuslaitteissa ja paloturvallisuutta varten kastelluissa esineissä.

Keksinnön mukainen dispersion vesiseosjärjestelmän käyttö 25 sammutusvetenä ei vaadi alhaisen viskositeetin takia mi tään erityisiä pumppuja tai putkia. Metsäpalojen torjunnassa tai palontorjunnassa ilmasta käsin voidaan myös toimia olemassaolevilla laitteilla. Lisäksi on mahdollista käyttää tyyppiä W olevia sammuttimia ja sprinklerilait-30 . teistoja.

Käytettäessä keksinnön mukaan dispersiota palontorjuntaan * eivät lisätyt geelihiukkaset estä veden imeytymistä pala vaan aineeseen, mutta kuitenkaan niillä ei ole olennaista 35 taipumusta virrata pois ja ne pysyvät oman pitokykynsä ansiosta kiinni palon uhkaamissa tai palavissa esineissä, jolloin ne toisaalta suuren kuumuudenkehityksen takia päästävät niihin sisältyvän veden esteettä höyrynä vapaaksi siten, että koko sammutusvesi on käytettävissä jäähdy-40 tykseen ja höyrynmuodostukseen. Tällä tavalla vähe- 5 s 98271 nee tarvittava määrä sammutusnestettä olennaisesti verrattuna nykyisiin aineisiin. Lisäksi saadaan aikaan erittäin tehokas suoja tulen leviämistä vastaan.

Torjuttaessa tulipaloja säiliöissä on säiliön seinämän jäähdyttäminen erittäin tärkeätä. Keksinnön mukainen dispersion käyttö mahdollistaa sammutustapahtuman aikana ruiskuttaa samalla ruiskulla aika ajoin säiliön 10 seinämää, jolloin kiinnittyvät geelihiukkaset tekevät ko koaikaisen ruiskutuksen tarpeettomaksi ja sallivat paremman ruiskukapasiteetin käytön. Sammuneeseen aineeseen tarttuvien geelihiukkasten ansiosta pienenee palon uudel-leensyttymisen vaara.

15

Paisuntahiukkasten lisäys voi tapahtua tankkisammu-tusauton, "vesipommittajan", säiliössä, tai erityisissä sekoitussäiliöissä, jolloin sirottelun aikana ja pari minuuttia sirottelun loputtua sekoitetaan kevyesti tai kier-20 rätetään nestettä kohtuullisesti pumppaamalla. Paisuneet geelihiukkaset eivät takerru toisiinsa. Ne tosin saostuvat pitempinä seisonta-aikoina vähäisesti, mutta niitä voidaan kuitenkin kierrättää pumppaamalla jopa viikkojen jälkeen ongelmitta, tai niitä voidaan sekoittaa sekoittimella, 25 mikä kuitenkaan ei tavallisessa tapauksessa ole tarpeen.

Keksinnön käytön tavanomainen tapa on dispersion ruiskuttaminen siten, että se jo sisältää muodostuneita geeli-hiukkasia. Tietyissä olosuhteissa edullinen muunnos perus-30 tuu siihen, että paisuntahiukkaset lisätään paisumattomas- sa tilassa olevina vähän ennen ruiskutusputkea. Vaikkakin tällöin ei käytetä hyödyksi geelihiukkasten suurempaa tar-tuntakykyä niiden esineiden suojaamiseen, joihin tuli ei ole vielä tarttunut, saavutetaan kuitenkin erittäin no-35 peasti tehokas suoja vesivahinkoja vastaan, koska lyhyen ajan kuluttua paisuneet paisuntahiukkaset tiivistävät saumat ja halkeamat. Kun on muodostunut tiivistävä kerros geelistä, voidaan, mikäli tämä näyttää järkevältä, toimia eteenpäin puhtaalla vedellä.

40

;* rttr MM l-l f M

7 98271

Metsäpalojen tapauksessa jää osa geelistä tarttumiskykynsa ansiosta riippumaan puihin, ja muodostaa hyvän suojan tulen hyppäämiselle puunlatvasta toiseen. Kerrospaloissa 5 syntyy vesipeite, joka voi estää tulen leviämisen raken nuksen muuhun osaan.

Dispersiota voidaan käyttää tulen- sammutuspeittojen valmistukseen, esimerkiksi siinä muodos-10 sa, että voidaan pitää valmiina vaippoja pakoavustusta varten palonuhkaamista laitoksista, suurrakennuksista, kuten hotelleista jne. Tällaiset tulensammutuspeitot si sältävät paisutushiukkaset paisuneessa tilassa, ja ne on suljettu kosteusmenetysten estämiseksi esimerkiksi foli-15 oon.

20 25 τη 5 5 40

Claims (5)

1. Dispersion käyttö sammutusvetenä, joka dispersio sisältää vesifaasin ja faasin hydratoimalla paisutettuja halkaisijaltaan 0.1 - 0.3 mm olevia qeelihiukka-sia yksittäisistä veteenliukenemattornista polaarisista voimakkaasti absorboivista (met)akrvy1ihappopoh-jaisien polymeerien makromolekyyleistä, jotka ovat niin ristikytkettyjä, että ne voivat imeä 100-200 » , kertaisen painonsa verTan vettä, jolloin qeelihiukka- sia on 0.1 - 0.6 painoprosenttia, laskettuna kuiva-aineena ja vesifaasiin verrattuna, ja vesipitoisen systeemin viskositeetti on alle 100 mPa.s.

2. Patenttivaatiuksen 1 mukaisen dispersion käyttö vaatimuksen 1 tarkoitukseen, jolloin vesifaasi sisältää natrium-, kalium- tai ammoniumioneja ja makromolekyylit ovat polyanionisia akryy1ihapposekapo-lymeereja.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen dispersion käyttö patenttivaatimuksen 1 tarkoitukseen, jolloin kokonais- vedestä on geelihiukkäsissa 50-80 painoprosenttia, edullisesti 60-70 painoprosenttia. * A. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen dispersion käyttö ; ** patenttivaatimuksen 1 tarkoitukseen, jolloin se sisältää aktiivista piihappoa· ja/tai aktiivisia silikaatteja.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-4 mukai-. sen dispersion käyttö patenttivaatimuksen 1 tarkoituk seen sammuttimissa tai sprinklerilaitteistoissa. ,-U »U.l «1114 1.1 t n v o 98271