JP2001523493A - 火炎を抑制するための組成物及び方法 - Google Patents
火炎を抑制するための組成物及び方法Info
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Abstract
Description
び有機バインダー系を含む火炎抑制組成物に関する。また、ハロゲン含有無機成
分及び有機バインダー系を含む組成物を混ぜ、組成物を燃焼させることによって
気体を発生させ、これら生成物を、約160〜1200℃の温度で、火炎を抑制
するのに十分な量で少なくとも1の火炎に適用することによる火炎を抑制する方
法をも開示する。
る。ここで、「火炎の抑制」又は「抑制」は、火炎を阻止し、抑制し、又は消火
することを包含する。物理的メカニズムは、燃焼している物質の温度を発火点以
下に下げるのに十分な消火組成物の分子による、又は代わりに酸素の置換による
熱の吸収を含み、何れの場合も燃焼は終結するだろう。一般的に、消火分子はサ
イズが大きくなり(分子が含む原子及び結合が多い)、振動の自由度が増すにつ れて、蒸気の熱容量が高くなり、熱の除去が多くなる。化学的メカニズムは、火
炎を生じる水素、酸素、及びヒドロキシルラジカルの種々の反応であるラジカル
の火炎伝搬連鎖反応の妨害を含む。臭素原子は、これら連鎖反応を中断し、また
一般に燃焼を終結させると考えられている。ハロゲン化物は、その火炎抑制能力
について格付けされている。フッ素/フッ化物の評価は1、塩化物の評価は5、
臭化物は10、ヨウ化物は16であり、すなわち、ヨウ化物はフッ素/フッ化物
の16倍有効である。
用、又は両者を用いて火炎の抑制を果たしている。1つの従来の薬剤は、熱エネ
ルギーの吸収によってのみ機能する加圧水型消化剤モデルである。しかし、この
ようなモデルは、電気的又は引火性−液体の火には適さない。二酸化炭素(CO2 )及び粉末式消化器は一般に使用され、通常酸素を置換し、熱エネルギーを吸収 するが、粉末式は一般に腐食性の残留物を残す。炭酸水素ナトリウム消化剤、並
びに炭酸水素カリウム、尿素ベース炭酸水素カリウム、及び塩化カリウム消化剤
は、グリースの火炎用にずっとよいが、後者のタイプは電気装置を破損し得る重
い粉末薬品の残渣を残す。また、他の従来の消化剤は、泡(AFFF又はFFFP)モデ
ルであり、薬品で引火性液体を覆い、温度を下げ、又は酸素の供給を排除するが
、これらは、電気的な火には適さない[Nat'l Fire Protection Ass'n,1995]。
として周知のHALON系を採用することになった。HALONSは環境的に有
害であるが、非常に有効な火災抑制剤として、特にタンク、飛行機、船舶、及び
重機関で、現在一般に使用されている。四塩化炭素及びHALONS、例えばブ
ロモトリフルオロメタンのような従来のハロゲン化薬剤は、物理的及び化学的な
火炎抑制メカニズムの両者を利用する傾向にある。
ロカーボン(「BFCs」)であるが、式CWBrXClYFZ(式中、W=1又は2、 Y=0又は1、X+Y+Z=2W+2)を有する。HALONSは、十分な消火効力 を達成する前に十分加熱され、火炎によって熱分解されてフリーラジカルを生成
しなければならない。従って、HALONSはかなり安定であり、高温の火炎温
度の火災において最も役立つ。この安定性のため、HALONSの5%しか有効
でない。結果として、これら有機化合物は長い大気寿命を有する傾向があり、成
層圏に移動して紫外線によって光分解し、通常分解して塩素又は臭素ラジカルを
生じ、触媒作用的に機能して、地球を保護するオゾン層を破壊すると共に地球温
暖化を招来しうる。この成層圏オゾンの破壊は、地球の表面に多くの紫外線を到
達させ、その結果、人間の皮膚癌及び白内障を増加させると共に、作物、自然生
態系、及び物質を破損し、他の種々な逆効果をもたらす。塩素−及び臭素−含有
ハロアルカンが成層圏オゾンを破壊することは公知であり、臭素は塩素よりも(
原子ごとに)問題が大きい。実際、従来の臭素化薬剤及び他の揮発性ハロゲン化
アルケンは、その成層圏オゾン層の破壊の絶大な能力のため、モントリオール議
定書及び1990年の大気汚染防止法の採用に準拠して、世界的生産から排除さ
れている。
ない。航空機、タンク、及び船舶のように重量及び容積が重要な場合、消火のた
めに付加的な量は許容されない。ペルフルオロ化薬剤は、高い地球温暖化ポテン
シャル(「GWP」)と、推定数千年という大気寿命を有する。さらに、その生産及
び使用は、懸案中の法規及び現製造業者の責任関与によって制限されている。
破壊する定量的な能力を示すオゾン破壊ポテンシャル(「ODP」)が割り当てられ
た。オゾン破壊ポテンシャルは、各場合に、値1.0と割り当てられているCF
C-11(CFCl3、トリクロロフルオロメタン)に対する相対値として計算される
。多くのCFCsは1近辺のODPsを有する;HALONSは、より大きいオ
ゾン破壊ポテンシャルを示す2〜14という高いODPsを有する。従って、上
述したような従来の薬剤の欠点を克服する消火剤、又は火炎抑制組成物が要望さ
れている。
電導性で、蒸気がクリーンで、かつ環境への影響が少ないか又は無いべきである
。HALONSは、最初の4つの基準には合致するが、長い大気寿命及び高いオ
ゾン破壊ポテンシャルを有し、かつ上述したように使用しないことが計画されて
いる。
であるが、有効な火抑制能、非引火性、低毒性、クリーン性、非電導性、通常の
潤滑剤との混和性、短い大気寿命と環境寿命、低い又は無いODP、及び非常に
低いGWPを同時に有する薬品を同定することは非常に難しい。毒性の低減のよ
うな他の性質は望ましく、消火剤の選択におけるもう一つの重要問題である。例
えば、ハロアルカンの毒性効果は、中枢神経系のシミュレーション又は抑圧、心
不整脈の惹起、及びアドレナリンに対する心臓の感作を含む。気体状ハロアルカ
ンを吸入すると、気管支収縮が起こり、肺コンプライアンスが減じ、呼吸量が低
下し、平均動脈圧が下がり、また頻脈が生じうる。長期的な影響としては、肝毒
性、突然変異誘発、奇形発生、及び発癌性が含まれる。
ず、収容される容器系と反応してはならない。消火剤は、一般に、約−20℃〜
50℃の温度における貯蔵で安定でなければならず、火炎の温度で分解してラジ
カル捕捉種を生ずるべきである。
HALONSよりも有効性が少ないか、又は上述の火炎抑制剤に必要な性質の1
つが欠けている。これら方法及び薬剤のいくつかについて以下に述べる。例えば
、1つのきれいなヨウ素化薬剤(トリフルオロヨードメタン、CF3I)が、消 火ポテンシャルを有することは、長い間知られている[Dictionary of Organic C
ompounds, Chapman and Hall, New York, p.5477(1982)]。
泡で燃えている物質を覆う消火剤及び方法を開示している。これら化合物は、種
々の臭化物及びヨウ化物を包含すると開示されている。 米国特許第2,818,381号は、消火用の臭化メチルについて開示している。この 文献は、10〜40質量部の1〜2個の塩素原子を有するクロロ−ジフルオロメ
タンと、90〜60質量部のブロモホルム及び臭化エチルの混合物とを有する初
期消火組成物をも開示している。
物から選択された60〜90質量%の酸化性成分であって、該酸化剤の少なくと
も主要部が過塩素酸塩である;10〜40質量%のゴム条材料のバインダー;及
び0.1〜8質量%の燃焼速度抑制剤;を有する固形噴霧剤組成物を開示してい
る。 米国特許第4,406,797号は、最終的に分割されたアルミニウム化合物と、アル カリ金属、スズ又は鉛ハライドとの混合物を有する消化剤組成物を開示している
。金属ハライドは、例えば、カリウムのヨウ化物、臭化物、若しくは塩化物、又
はスズ若しくは鉛のヨウ化物、臭化物若しくは塩化物のようにアルカリ金属を含
んでよいが、ヨウ化カリウムが組成物の使用に好ましいと開示されている。
ヨウ素酸イオンを水溶液又はスラリーに含ませることで、熱分解に対して安定化
された水溶液又はスラリー中の増粘剤組成物及びその製造方法を開示している。
また、この方法及び組成物は、熱安定化量の、ヨウ化水素酸、ヨウ化アンモニウ
ム、アルキル置換ヨウ化アンモニウム、又はアルカリ金属若しくはアルカリ土類
金属のヨウ化物から選択されたヨウ素イオン;ヨウ素酸、ヨウ素酸アンモニウム
、ヨウ素酸アルキル置換アンモニウム、又はアルカリ金属若しくはアルカリ土類
金属のヨウ素酸塩から選択されたヨウ素酸イオン;又はヨウ素イオン化合物とヨ
ウ素酸イオン化合物との組合せをも含む。ヨウ素酸イオンは、有効量として約0
.6%までであるが、約0.3%までのヨウ素酸イオン濃度が好ましく、高濃度
になるにつれ、経時的にまた高温で、ヨウ素酸イオンがヨウ素イオンに変換して
しまうと開示されている。
焼を、このような物質を塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、硫酸ナトリウム、
ホウ酸ナトリウム、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、及び水を含む組成物で
含浸させることによって阻止する方法及び組成物を開示している。この組成物は
、任意に硫酸カルシウム、硫酸カリウム、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、
臭化マグネシウム、及び塩化カリウムを含んでもよい。 米国特許第第5,466,386号は、ステアリン酸亜鉛のような撥水性の固対不燃性 粘着剤で被膜されて流動性が改良された臭化アンモニウムの乾燥粒子を有する低
オゾン破壊ポテンシャルの消火剤組成物を開示している。この粒子は、組成物中
に分散されると、クロロフルオロカーボン及び低オゾン破壊性を有するハロゲン
化パラフィンの消火特性を向上させると主張している。
よってゴム状複合物に硬化されたペルフルオロカルボン酸塩を有する火炎消火花
火を開示しており、これは炎がなく急激に燃焼して主として窒素、二酸化炭素、
及びフルオロオレフィンを生じる。 米国特許第5,562,861号は、1セットの環境的に安全で、不燃性の低毒性冷媒 、溶媒、発泡剤、噴霧剤、及び消化剤を開示しており、オゾン破壊ポテンシャル
は無いと主張している。これら薬剤は、少なくとも1種の式CaHbBrcCldF e IfNgOhを有するフルオロヨードカーボン剤を含む。式中、aは1〜8;bは
0〜2;c、d、g、及びhはそれぞれ0〜1;eは1〜18;及びfは1〜2で
ある。この文献は、従来の化学者が、ヨウ素含有有機化合物は非常に毒性で不安
定なのでこれらの目的には使用できず、ヨードカーボンは、それを根拠に多数の
当業者によって排斥されてきたと指摘していることについても記述している。
水分解又は酸化するので、最小のODPを有すると開示されている。 毒性、ODP、及び他の環境的影響の低減を有効な火炎抑制と均衡させて、優
れた火炎抑制組成物及び方法を達成しなければならない。最近の通常の火炎抑制
組成物は、許容限界のオゾン破壊ポテンシャルを達成しているが、一般的に、火
抑制の有効性又は容積効率を犠牲にしている。従って、HALON型物質よりも
火抑制効果が高く、環境に優しく、非毒性の火抑制組成物、及びそれらの使用法
が要望されている。
、約837J/g(200cal/g)未満の生成熱を有する有機バインダー系とを有する
火炎抑制組成物に関する。ここで、該化合物は硬化する100℃未満では固体で
あり、約160〜1200℃の温度で燃焼して、火炎に適用すると火炎を抑制可
能な複数の反応生成物を生じる。この反応生成物は、火炎抑制後、火炎の作用に
より実質的にすべてのハロゲンが固体状に変換される。
ウム、ヨウ化カリウム、ヨウ素酸カリウム、臭化アンモニウム、臭素酸アンモニ
ウム、ヨウ化アンモニウム、若しくはヨウ素酸アンモニウム、又はそれらの混合
物を含む。さらに好ましい実施形態では、ハロゲン含有無機成分は、ヨウ素酸カ
リウム、臭素酸カリウム、臭化カリウム、ヨウ素酸アンモニウム、及びそれらの
混合物から選択される。好ましい実施形態では、組成物の有機バインダー系は、
硬化バインダー、メルトキャスト(melt cast)バインダー、溶媒和バインダー、 又はそれらの混合物の少なくとも1種のバインダー樹脂、約1〜3質量%存在す
る硬化剤、及び約10〜30質量%存在する可塑剤を含み、この有機バインダー
系は、約0J/g(cal/g)未満の生成熱を有する。好ましい実施形態では、有機 バインダー系は、さらに少なくとも1種の硬化若しくは結合剤、酸化防止剤、乳
白剤、又はスカベンジャーを含む。他の好ましい実施形態では、バインダー樹脂
は、カルボキシ末端ポリブタジエン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グリコール、ヒドロキシ末端ポリブタジエン、ポリブタジエンアクリロニトリル
、ポリブタジエンアクリル酸、ブタセン(butacene)、グリコールアジドアジペー
ト、ポリグリコールアジペート、又はそれらの混合物である。
で存在する。さらに好ましい実施形態では、有機バインダー系は、組成物の約8
〜12質量%の量で存在する。 一実施形態では、組成物の反応生成物は、H2O、CO、並びに、KI、KB r、H2、COH2、O2、I2OH、K2I及びそれらの混合物から選択される群 のハロゲン含有副生物を含む。他の実施形態では、この反応生成物は、火炎に適
用する前は実質的に気体状である。
成分と、約837J/g(200cal/g)未満の生成熱を有する有機バインダー系とを
混ぜて固体組成物を生成し、この組成物から、速度を有する実質的に気体状の複
数の反応生成物を生成させ、かつこの反応生成物を約160〜1200℃の温度
で、少なくとも1の火炎に、この火炎を抑制するのに十分量で適用することによ
って火炎を抑制する方法であって、火炎の抑制後には、実質的にすべてのハロゲ
ンが固体である方法にも関する。
組成物を約160〜1200℃の温度で燃焼させることによって生じる。他の実
施形態では、組成物から生じた気体状反応生成物の速度を減じ、火炎への反応生
成物の方向付け又はチャネリングを容易にする。好ましい実施形態では、ハロゲ
ン含有無機成分は、臭化カリウム、臭素酸カリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ素酸
カリウム、臭化アンモニウム、臭素酸アンモニウム、ヨウ化アンモニウム若しく
はヨウ素酸アンモニウム又はそれらの混合物を含むように選択される。さらに好
ましい実施形態では、ハロゲン含有無機成分は、ヨウ素酸カリウム、臭素酸カリ
ウム、臭化カリウム、ヨウ素酸アンモニウム及びそれらの混合物からなる群より
選択される。
トバインダー、溶媒和バインダー又はそれらの混合物の少なくとも1種のバイン
ダー樹脂と、約1〜3質量%存在する硬化剤と、及び約10〜30質量%存在す
る可塑剤とを混ぜて調製され、この有機バインダー系は約0J/g(cal/g)未満 の生成熱を有する。好ましい実施形態では、有機バインダー系は、さらに、少な
くとも1種の硬化若しくは結合剤、酸化防止剤、乳白剤又はスカベンジャーを含
むように選択される。他の好ましい実施形態では、バインダー樹脂は、カルボキ
シ−末端ポリブタジエン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール
、ヒドロキシ−末端ポリブタジエン、ポリブタジエンアクリロニトリル、ポリブ
タジエンアクリル酸、ブタセン、グリコールアジドアジペート、ポリグリコール
アジペート、又はそれらの混合物を含むように選択される。
他の実施形態では、反応生成物は、H2O、CO、並びに、KI、KBr、H2、
COH2、O2、I2OH、K2I及びそれらの混合物から選択される群のハロゲン
含有副生物を含むように選択される。
の毒性、不燃性(自己消火性)、及び短い大気寿命を有する非常に有効な火炎抑
制組成物を提供することによって、HALONS及び他の火炎抑制剤における環
境的な逆効果を回避する。これを、本発明は、ハロゲン含有無機成分とバインダ
ー系との組合せを含む火炎抑制組成物であって、典型的には事実上有機的で、硬
化する100℃未満の温度で固体状であり、かつ約160〜1200℃の温度で
燃焼して火炎に適用するための複数の反応生成物を生じ、実質的にすべてのハロ
ゲンが、火炎を抑制後には固体状である該組成物で達成する。また、本発明は、
臭素、ヨウ素又はそれらの混合物を含むハロゲン含有無機成分、及び約837J
/g(200cal/g)未満の生成熱を有する有機バインダー系を混ぜて、固体組成物で
、かつ該組成物から実質的に気体状の複数の反応生成物が実質的に生じる組成物
を生成し、該反応生成物を約160〜1200℃の温度で、火炎を抑制するのに
十分な量で火炎に適用することによる火炎の抑制方法をも包含する。ここで、該
反応生成物は火炎又は燃焼によって変換され、実質的にすべてのハロゲンが固体
状である。典型的には、該反応生成物は酸素の存在下の燃焼によって組成物から
生じるが、燃焼の他のタイプを用いて反応生成物を生成してもよい。
剤又はハロゲン種の不活性源のいずれでもよい。この成分は、好ましくは、臭素
、臭素酸、ヨウ素、又はヨウ素酸とのカリウム又はアンモニウム化合物である。
さらに好ましくは、ハロゲン含有無機成分は、ヨウ化物又はヨウ素酸塩を含有し
、最も好ましくは、ハロゲン含有無機成分は少なくとも50質量%のヨウ素酸カ
リウムを含有する。ヨウ素酸塩及び臭素酸塩は、酸化剤を形成し、有機バインダ
ー系と硬化する前は通常遊離液体を形成する高密度物質である。ヨウ化カリウム
又は臭化カリウムのようなヨウ化物及び臭化物は酸化剤でないハロゲン種の供給
源である。
特定条件下で使用されることが望ましく、さらに気体生成及び火炎への組成物の
投与を促す。従って、臭素酸カリウムは、通常、組成物の約35質量%未満での
み使用される。本組成物中の臭素酸カリウムがこれ以上だと、燃焼を加速する傾
向があり、組成物の火炎抑制としての効果が低減してしまう。しかし、ヨウ素酸
カリウム又はアンモニウムは比較的ゆっくり燃焼する。ヨウ素酸の燃焼の増加は
、臭素酸カリウムのような燃焼促進剤を組成物中に含むことによっても達成され
うる。
、又はバインダー樹脂、及び可塑剤を含む。バインダー樹脂は、少なくとも1種
の硬化バインダー、メルトキャストバインダー、又は溶媒和バインダー、又はそ
れらの混合物を含む。バインダー系は、1種以上の硬化若しくは結合剤、酸化防
止剤、乳白剤又は炭酸リチウムのようなスカベンジャーを含んでもよい。
I)、トリメチルキシレンジイソシアネート(TMDI)、ジメチルジイソシアネ ート(DDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(DMI)、ナフタレンジイソ
シアネート(NDI)、ジアニシジンジイソシアネート(DADI)、フェニレンジ
イソシアネート(PDI)、キシレンジイソシアネート(MXDI)、他のジイソシ
アネート、トリイソシアネート、トリイソシアネートより高級なイソシアネート
、多官能イソシアネート又はそれらの混合物を含み得る。硬化剤の必要量は、一
般に、硬化性バインダー及び硬化剤間の所望の化学量論によって決定される。硬
化剤は、通常約5%までの量で存在する。しかし、硬化性バインダーを用いる場
合は、硬化剤は約0.5〜5%存在する。
応を促進することが好ましい。好適な硬化触媒は、アルキルスズジラウレート、
金属アセチルアセトン、トリフェニルビスマス、無水マレイン酸、酸化マグネシ
ウム又はそれらの混合物を含み得る。好ましい硬化触媒は、トリフェニルビスマ
ス、無水マレイン酸及び酸化マグネシウムの等質量%の混合物である。硬化触媒
を使用するときは、通常約0.1〜0.3質量%存在する。
。1つの好適な乳白剤はカーボンブラックである。 本発明は、酸化防止剤を使用してもよい。好適な酸化防止剤は、2,2'-ビス(4-
メチル-6-tert-ブチルフェノール)、4,4'-ビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノ ール)又はそれらの混合物を含み得る。酸化防止剤は、通常約0.1〜1質量% の量で存在する。
約837J/g(200cal/g)未満の生成熱、好ましくは負の生成熱、さらに好まし
くは約−837J/g(-200cal/g)未満、最も好ましくは約−1675J/g(-4
00cal/g)の生成熱を有する。火炎から多くの熱を吸収して火炎の抑制を促進し、
かつ熱安定性が高く、長期保存に耐えるので、低生成熱のバインダー系が望まし
い。従って、低生成熱のバインダーは噴霧剤と共に燃焼されると、火炎温度を下
げる傾向があるので好ましい。また、好ましいバインダー系は化学的安定傾向な
ので、火炎抑制剤として使用する前にはハロゲン含有無機成分と反応しないだろ
う。バインダー系として選択されるバインダーは、低火炎温度及び低生成熱を有
するいずれの樹脂も含みうる。いくつかの好ましいバインダーとしては、例えば
、カルボキシ末端ポリブタジエン(CTPB)、ポリエチレングリコール(PEG)
、ポリプロピレングリコール(PPG)、ヒドロキシ−末端ポリブタジエン(HT PB)、ポリブタジエンアクリロニトリル(PBAN)、ポリブタジエンアクリル 酸(PBAA)、ブタセン(HTPB鉄付加物)、グリコールアジドアジペート(G AP)、ポリグリコールアジペート(PGA)、又はそれらの適合混合物が挙げら れる。亜硝酸セルロース及びニトログリセリンの2つの樹脂は、本発明のバイン
ダー系の使用に望ましくない。それらは化学的及び熱的に不安定な傾向があり、
火抑制組成物での使用には適さないからである。適当なバインダータイプと他の
バインダー系の成分、及びそれらを併用する好適な量の決定については、本明細
書の教示に従って選択すれば、当業者は容易に理解できるだろう。
んでよく、一般に、有機バインダー系の通常約10〜30質量%存在する可塑剤
を含む。また、硬化剤及び可塑剤が含まれる場合、バインダー系の生成熱の計算
に、それらの生成熱を入れなければならない。トリアセチン又はジ−オクチルア
ジペート(DOA)のような好適な低生成熱を有するいずれの可塑剤も使用してよ
い。硬化剤も同様に選択しなければならず、例えばイソホロンジイソシアネート
(IPDI)がある。いくつかの好ましいバインダー、硬化剤及び可塑剤の生成熱
を下表1に示す。
Bを含む。例えば、PGA/トリアセチンの混合物は、合わせて-10,500J/g(-2,
500cal/g)の生成熱を有する。ハロゲン含有無機成分と有機バインダー系とを混 合すると、通常ゴム状の固体物質を生じ、燃焼して火炎を抑制できる反応生成物
を生成しうる。
ましくは約300〜1100℃の温度で燃焼され、主として気体状の反応生成物
の流出物を生じる。これら反応生成物は、通常H2O、CO、並びに、KI、K Br、H2、COH2、O2、I2OH、K2I及びそれらの混合物から選択される 群のハロゲン含有副生物を含む。これら反応生成物を本発明に従って、後述する
ように火炎に適用して火炎を抑制する。ハロゲン含有副生物中に存在するハロゲ
ンの種類は、本火炎抑制組成物に存在するハロゲン含有無機成分に依る。
以上で移動する。好ましい実施形態では、この気体状反応生成物の速度を減じて
、火炎の所望の位置への流出の方向付けを容易にする。例えば、従来のノズル、
管、又は衝撃波管を、当業者は所望により容易に選択して、気体の速度を減少さ
せ、抑制すべき火炎に気体を容易に方向付けできる。従来の音速以下のノズル/
衝撃波管装置の一例を、それらの相対寸法と共に図1に示した。直径Dのスロー
ト2は、反応生成物の形態の燃焼された組成物を衝撃波管5から流出させる。衝
撃波管5は、通常、シリカ又はフェノール系組成物のライナー8及びシェル10
を含む。種々の従来の衝撃波管5の寸法は、直径Dの倍数として表される。例え
ば、衝撃波管5の全長は34D、すなわちスロート2の直径の34倍である。図
1Aは、スロート2が位置する末端からの図1の装置の端面図を示す。典型的に
は、本発明は1種以上の装置を用いて組成物を貯蔵して燃焼組成物を収容し、好
ましい実施形態では、反応生成物の速度を減じて反応生成物の流出の方向付けを
容易にし、かつ好ましい実施形態では、火炎への流出物の方向付けを促す。これ
ら装置についての知識を備えた当業者は、本発明での使用に適した装置を容易に
選択できる。
は主に気体状である。反応生成物を火炎に、従来の火炎抑制剤と同様に、すなわ
ち、典型的には火炎の底部付近に適用する。本発明の反応生成物は、通常約16
0〜1200℃の温度で火炎に入る。何らかの特定理論に限定するわけではない
が、この反応生成物が酸素と結合して酸素の火炎部分への流れを遮断するものと
考えられる。火炎は次の2つの反応の組合せに関与すると考えられる:(1)燃
料からフリーラジカルを生成する吸熱反応;(2)このフリーラジカルと酸素と
の反応によって起こる、吸熱反応に熱を供給する発熱反応。低又は負生成熱の反
応生成物の形態でフリーラジカルを供給することによって、本発明は、燃料のフ
リーラジカルと酸素を反応させる発熱反応を抑制すると考えられる。本発明の反
応生成物と、酸素又は火炎に必要な他の成分とが結合することにより、発熱又は
吸熱反応が減少する。典型的な発熱反応の熱を欠くため、燃料からのフリーラジ
カルの吸熱反応が減少し、火炎を維持するのに必要な反応及び条件が遅くなり又
は停止する。本発明の反応生成物が十分に火炎に施されると、火炎は抑制され、
最終的に消火される。上述の議論は、本発明を特定の実施形態に限定し、又は本
明細書の如何なる用語の解釈を狭めるものではない。
を示す。火炎15中には、通常2つのゾーン、ゾーンA18及びゾーンB20が
ある。ゾーンA18では通常吸熱反応が起こり、燃料からのフリーラジカルを分
裂する。ゾーンB20では通常発熱反応が起こり、フリーラジカルと酸素を結合
する。ゾーンB20からゾーンA18への放熱が、吸熱反応におけるフリーラジ
カルの分裂を助長する。本発明の反応生成物23中のラジカルが酸素25と結合
して、通常のラジカル35と酸素25との反応を阻止すると考えられる。普通は
、酸素30は自由にフリーラジカル35と結合して通常の燃焼反応32を起こす
だろう。このように、図2は、本発明の組成物及び方法が、いかに火炎を抑制し
又は消火するかを示している。
含有副生物に変換され、好ましくは固体になって火炎の近傍に残る。この凝固は
、反応生成物が火炎を離れて冷えるときに起こると考えられ、従って、凝固を確
実にすることで、ハロゲン含有副生物中のハロゲンの毒性及びオゾン破壊ポテン
シャルが著しく低減する。
0質量%、好ましくは少なくとも約95質量%、さらに好ましくは少なくとも約
99質量%の意味であると定義する。本発明の「火炎抑制組成物」は、火炎を阻
止し、抑制し、及び/又は消火する組成物を包含すると定義する。「火炎」は、
ここではすべての酸化的、バーニング、及び他の燃焼プロセスを包含すると定義
する。本発明の組成物は、種々のタイプの火炎に有効であるが、本組成物は、通
常の酸化型火炎に特に有効である。
をさらに定義する。当業者は、本発明の目的及び意図を逸脱することなく、材料
及び方法の両者についての多くの変形を実施しうることは明かである。特に言及
しない限り、すべての質量はパーセンテージである。
書に記載された本発明及び下表2に従って調製した。調製された組成物は、本発
明の有機バインダー系及び特定ハロゲンを含む1種以上のハロゲン含有無機成分
を含む。表示した温度は、火炎抑制組成物が燃焼して火炎に適用するための反応
生成物が生じる温度である。
成物の量は、上記に種々のモル分率で示される。さらに、いくつかの組成物は、
火炎抑制についての高い潜在的な有効性を示す性能係数(「FM」)を有する。1.0 のFMは、体積4719cm3(288in3)のHALONの4.5kg(10ポンド) 「単位」である。
特定の実施形態に限定されるものではなく、当業者によって多くの変形が可能で
あると理解すべきである。用いる材料及び化学的細部は、本発明によって開示及
び教示された方法及び組成物から逸脱することなく、わずかに異なり或いは変更
しうるものと理解すべきである。
に使用する装置を示す。
ラムを示す。
Claims (20)
- 【請求項1】 臭素、ヨウ素又はそれらの混合物を含むハロゲン含有無機成
分;及び 約837J/g未満の生成熱を有する有機バインダー系; を含む火炎抑制組成物であって、 該組成物が100℃未満の温度で固体であり、約160〜1200℃の温度で
燃焼して、火炎に適用すると火炎を抑制可能な複数の反応生成物を生成でき、か
つ、実質的にすべてのハロゲンが、火炎の抑制後は固体状に変換されることを特
徴とする該火炎抑制組成物。 - 【請求項2】 前記ハロゲン含有無機成分が、臭化カリウム、臭素酸カリウ
ム、ヨウ化カリウム、ヨウ素酸カリウム、臭化アンモニウム、臭素酸アンモニウ
ム、ヨウ化アンモニウム若しくはヨウ素酸アンモニウム又はそれらの混合物を含
む請求項1記載の組成物。 - 【請求項3】 前記ハロゲン含有無機成分が、ヨウ素酸カリウム、臭素酸カ
リウム、臭化カリウム、ヨウ素酸アンモニウム及びそれらの混合物からなる群よ
り選択される請求項2記載の組成物。 - 【請求項4】 前記有機バインダー系が、 硬化バインダー、メルトキャストバインダー、溶媒和バインダー又はそれらの
混合物の少なくとも1種のバインダー樹脂; 約1〜3質量%存在する硬化剤;及び 約10〜30質量%存在する可塑剤; を含み、該有機バインダー系が、約0J/g未満の生成熱を有する請求項1記載
の組成物。 - 【請求項5】 前記有機バインダー系が、さらに、少なくとも1種の硬化若
しくは結合剤、酸化防止剤、乳白剤又はスカベンジャーを含む請求項4記載の組
成物。 - 【請求項6】 前記バインダー樹脂が、カルボキシ末端ポリブタジエン、ポ
リエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ヒドロキシ−末端ポリブタ
ジエン、ポリブタジエンアクリロニトリル、ポリブタジエンアクリル酸、ブタセ
ン、グリコールアジドアジペート、ポリグリコールアジペート又はそれらの混合
物である請求項4記載の組成物。 - 【請求項7】 前記有機バインダー系が、前記組成物の約4〜15質量%の
量で存在する請求項1記載の組成物。 - 【請求項8】 前記有機バインダー系が、前記組成物の約8〜12質量%の
量で存在する請求項7記載の組成物。 - 【請求項9】 前記組成物の前記反応生成物が、H2O、CO、並びに、K I、KBr、H2、COH2、O2、I2OH、K2I及びそれらの混合物からなる 群より選択されるハロゲン含有副生物を含む請求項1記載の組成物。
- 【請求項10】 前記反応生成物が、火炎に適用される前には実質的に気体
状である請求項1記載の組成物。 - 【請求項11】 臭素、ヨウ素又はそれらの混合物を含むハロゲン含有無機
成分、及び約837J/g未満の生成熱を有する有機バインダー系を組み合せて
、固体組成物を形成する工程; この組成物から、速度を有する実質的に気体状の複数の反応生成物を生成させ
る工程;及び この反応生成物を約160〜1200℃の温度で、少なくとも1の火炎に、こ
の火炎を抑制するのに十分な量で適用する工程; を含む火炎を抑制する方法であって、実質的にすべてのハロゲンが、火炎の抑制
後には固体であることを特徴とする該方法。 - 【請求項12】 前記気体状反応生成物が、少なくとも1の火炎への適用前
に、約160〜1200℃の温度で前記組成物を燃焼させることによって生成さ
れる請求項11記載の方法。 - 【請求項13】 さらに、前記組成物から生成された前記気体状反応生成物
の速度を減少させて、火炎への該反応生成物の方向付けを容易にする工程を含む
請求項11記載の方法。 - 【請求項14】 前記ハロゲン含有無機成分が、臭化カリウム、臭素酸カリ
ウム、ヨウ化カリウム、ヨウ素酸カリウム、臭化アンモニウム、臭素酸アンモニ
ウム、ヨウ化アンモニウム若しくはヨウ素酸アンモニウム又はそれらの混合物を
含むように選択される請求項11記載の方法。 - 【請求項15】 前記ハロゲン含有無機成分が、ヨウ素酸カリウム、臭素酸
カリウム、臭化カリウム、ヨウ素酸アンモニウム及びそれらの混合物からなる群
より選択される請求項14記載の方法。 - 【請求項16】 前記有機バインダー系が、 硬化バインダー、メルトキャストバインダー、溶媒和バインダー又はそれらの
混合物の少なくとも1種のバインダー樹脂; 約1〜3質量%存在する硬化剤;及び 約10〜30質量%存在する可塑剤; を組み合せることにより調製され、該有機バインダー系が、約0J/g未満の生
成熱を有する請求項11記載の方法。 - 【請求項17】 さらに、少なくとも1種の硬化若しくは結合剤、酸化防止
剤、乳白剤又はスカベンジャーを含むように、前記有機バインダー系を選択する
工程を含む請求項16記載の方法。 - 【請求項18】 前記バインダー樹脂が、カルボキシ−末端ポリブタジエン
、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ヒドロキシ−末端ポリ
ブタジエン、ポリブタジエンアクリロニトリル、ポリブタジエンアクリル酸、ブ
タセン、グリコールアジドアジペート、ポリグリコールアジペート又はそれらの
混合物を含むように選択される請求項16記載の方法。 - 【請求項19】 さらに、火炎を消火するのに十分量の前記反応生成物を適
用する工程を含む請求項11記載の方法。 - 【請求項20】 生成される前記反応生成物が、H2O、CO、並びに、K I、KBr、H2、COH2、O2、I2OH、K2I及びそれらの混合物からなる 群より選択されるハロゲン含有副生物を含むように選択される請求項11記載の
方法。
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