JP2004535862A - 染料で着色した消火性フォーム濃縮物 - Google Patents
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Abstract
発泡可能な消火剤と水溶性染料及びグリコールエーテルを含有する消火性フォーム濃縮物。フッ素系界面活性剤ベースの消火剤と水溶性染料を含有する消火性フォーム濃縮物。濃縮物は通常100倍(v/v)の水で希釈され、そして空気を含ませてフォームにする。さらに、濃縮物を希釈した際の、消火性組成物中の消火性フォーム濃縮物の濃度を評価する方法。
Description
【0001】
背景
本発明は概して消火性(fire fighting)フォーム濃縮物の組成物及びその評価法に関する。消火性フォームの使用においては、消火剤を購入して濃縮フォームの状態で保存する方法が一般的である。次いでかかる濃縮物を適切な混合比(mix ratio)あるいは配合比(proportioning ratio)で、典型的には1:99、3:97または6:94(濃縮物:水、体積/体積比)で水と混合する。混合は典型的にはこの目的のために特別に開発された機器で行う。この濃縮物と水の混合物から作られるフォームが火と対抗するのに効果的であるように、適切な混合比を得ることが重要である。アメリカ防火協会(The National Fire Protection Association, NFPA)は、消防自動車以外の消火用途には、この混合比を狭い許容範囲に制御しなければならないと要求しており、この範囲は現行では製造者公式の(stated)使用パーセンテージの1〜1.3倍であるが、この公式の使用パーセンテージを1%超えるものであってはならないのである。たとえば、1%濃縮物の場合は、許容される混合比は1.0%〜1.3%である。この様式に従うと、3%濃縮物の場合は、3.0%〜3.9%の比で混合されている必要があり、そして6%濃縮物の場合は6.0%〜7.0%の比で混合されている必要がある。消防自動車に関しては典型的には若干異なる範囲であるが、ある規定の範囲内に制御されている。この混合比または配合比を測定する伝統的な方法は、溶液の屈折率の測定を含んでおり、ごく最近では、導電率の測定を含んでいる。
【0002】
現時点での使用において、充分に好都合、正確であり、あるいは安価な消火性フォーム組成物の混合比を決定する方法は、目下のところない。さらにかかる組成物をひとたび発泡させ調剤して(dispense)しまうと、これを評価する方法はない。
【0003】
本発明の目的は、上記の1以上の問題に向けられる。本発明の1以上の好適な態様の目的は、希釈剤、特に希釈剤が海水、または高い電解質あるいは溶解塩濃度が高い水である場合に、これと混合された消火性フォーム濃縮物の混合比を正確に測定する方法をさらに提供する。本発明の1以上の好適な態様の目的は、消火性フォーム濃縮物が発泡された後に混合比を評価する方法をさらに提供する。
発明の概要
本発明は、消火性濃縮物に関し、これは消火性組成物を作るために希釈される場合、消化性組成物中での消火性濃縮物の濃度に比例する水溶性染料を含んでいる。このように水溶性染料を使用することにより、好都合、正確かつ安価な消火性濃縮物の混合比の決定が可能となる。
【0004】
第1の側面に従うと、消火性フォーム濃縮物は、発泡可能な消火剤と、水溶性染料と、及びグリコールエーテルとを含み、各々既知の相関的な濃度である。ある好適な態様に従うと、さらに以下に検討するように、消火性フォーム濃縮物は、フッ素系界面活性剤ベースの発泡可能な消火剤と、水溶性染料と、及びグリコールブチルエーテルを含む。
【0005】
もう一つの側面に従うと、消火性フォーム濃縮物はフッ素系界面活性剤(fluorosurfactant)ベースの発泡可能な消火剤と水溶性染料とをある既知の相関的な濃度で含んでいる。ある好適な態様に従うと、さらに以下に検討するように、消火性フォーム濃縮物は、フッ素系界面活性剤ベースの発泡可能な消火剤と水溶性染料とを含む。消火性フォーム濃縮物はさらにグリコールエーテル、炭化水素ベースの発泡可能な消火剤、水溶性ポリマー及び/又は無機塩を含む。
【0006】
もう一つの側面に従うと、消火性組成物は適切な希釈剤、好ましくは水性希釈剤、たとえば水(海水など)とともに上述した消火性フォーム濃縮物を含む。
方法の側面に従うと、火を消す方法は、上述の消火性組成物を使用することを含む。
【0007】
もう一つの方法の側面に従うと、上述の消火性組成物の評価法を提供する。この方法は、以下:
a)適切な希釈剤、好ましくは水性液体に、上述の消火性フォーム濃縮物を導入して得られる混合物を得、得られた混合物の分光学的特性、好ましくは色強度が、得られた混合物中の消火剤の濃度に比例するものであり;
b)得られた混合物のサンプルを得;そして
c)サンプルと予め定めた標準との分光学的特性を比較する
ことを含む。
【0008】
この方法の側面のある好適な態様に従うと、消火性組成物は発泡され、そしてこのフォームは、サンプルと予め定めた標準との分光学的特性を比較する前に、液体の形態にまでそのまま戻される。
【0009】
さらなる側面、態様及び有利な消火性フォーム物質、及びここに記載される方法は、以下のある好適な態様の詳細な説明に従えば明らかであろう。
詳細な説明
これまでの記載から、ここに記載される消火性フォーム材料が周知の技術に従って製造され得ることが当業者には理解できるであろう。ある好適な態様に従うと、水溶性染料、好ましくはグリコールエーテル、及び種々の他の任意成分を発泡可能な消火剤に加え、染料と発泡可能な消火剤とを既知の相関的な濃度になるようにする。ここで使用される水溶性染料とは実質的に水に溶解性の染料あるいは水に分散性の染料を意味する。場合により、得られる消火性フォーム濃縮物はさらに希釈剤、好ましくは水又は他の水性液体を含み、適切な濃縮物になる。消火性フォーム濃縮物は発泡され、必要時の現場での使用のための濃縮物として、直ちにあるいは貯蔵されて使用される。消火性フォーム濃縮物の使用において、希釈剤、好ましくは水、例えば海水のような水性希釈剤を加えて、火と対抗する際に効果的であるように、フォームの中に空気を含ませることができる消火性組成物を形成する。消火性フォーム濃縮物と希釈剤との混合比または配合比は、したがって相応じてフォーム中での発泡可能な消火剤と希釈剤との比は、評価あるいは決定できる。本質的に、得られる混合物の分光学的特性、例えば染色強度または放射エネルギー、例えば光の吸収率又は透過率は、予め定めた標準と比較される。消火性フォーム濃縮物はこの比較のために、フォームの中に空気を含ませる前あるいは発泡しその後に液体の形態にそのまま戻された後にサンプルをとることができる。
【0010】
本明細書に従う消火性フォーム濃縮物は、発泡可能な消火剤、水溶性染料及び好ましくはグリコールエーテルを用いて製造することができる。発泡可能な消火剤はこの明細書に従って希釈されることができ、当業者に理解されるか周知の通り、当業者に周知の曝気又はその他の発泡技術によって安定なフォームを製造することができる。次いでフォームは火の上又は火の中に噴霧または広げられ(apply)、酸素を奪うことにより火を消す。ある好適な態様において発泡可能な消火剤はフッ素系界面活性剤ベースの薬剤を含む。他の好適な態様において発泡可能な消火剤はフッ素系界面活性剤ベースと炭化水素系界面活性剤ベースの薬剤を含む。さらに他の好適な態様において消火性フォーム濃縮物は耐アルコール性消火性組成物になるように処方されることができる。このような態様は好ましくは発泡可能な消火剤とともに他の任意の適切な成分、実質的に他の極性溶媒、例えばアルコールに不溶の水溶性ポリマーを含む。他の好適な態様において消火性フォーム濃縮物はさらに無機塩を含む。
【0011】
例示的な発泡可能な消火剤としては、Lodyne S-103A,Lodyne K81'84及びLodyne F-102R(Ciba Specialty Chemicals(High Point, N.C.)の製品);Forafac 1157N(AtoFina Chemicals(Philadelphia, PA)の製品);及びDX3001(Dynax Corporation(Elmsford, NY)から供給)などのフッ素系界面活性剤が挙げられる。フッ素系界面活性剤ベースの発泡可能な消火剤の使用レベルは、意図する公称の配合比に依る。6%濃縮物の場合、使用レベルは典型的には1〜10重量%;3%濃縮物の場合、使用レベルは典型的には2〜15重量%;そして1%濃縮物の場合、使用レベルは典型的には2〜20重量%になるだろう。例示的な炭化水素系界面活性剤としては、Rhodia Chemicals(Cranbury, N.J.)またはStepan Company(Northfield, IL)から商業的に入手可能のC8−C14の炭素鎖長を有するアルキルサルフェート;Stepan CompanyまたはWitco(Houston, TX)から商業的に入手可能の2〜4モルエトキシル化されたC8−C14の炭素鎖長を有するアルキルエーテルサルフェート;Rhodia Chemicals又はLonza Specialty Chemicals(Fair Lawn, N.J.)から商業的に入手可能のC8−C14の炭素鎖長を有するアルキルベタイン類;Rhodia Chemicals又はHenkel Corp.(Cincinnati, OH)から商業的に入手可能のC10−C14の炭素鎖長を有するアルキルイミノジプロピオネート類;及びRhodia Chemicalsから商業的に入手可能の2〜4モルエトキシル化されたエトキシル化オクチルフェノール類が挙げられる。念のため、炭化水素系界面活性剤ベースの発泡可能な消火剤の使用レベルは、意図する公称の配合比に依る。6%濃縮物の場合、これらの1以上の界面活性剤の使用レベルは典型的には1〜10重量%;3%濃縮物の場合、これらの1以上の界面活性剤の使用レベルは典型的には2〜15重量%;そして1%濃縮物の場合、これらの1以上の界面活性剤の使用レベルは典型的には2〜20重量%になるだろう。耐アルコール性消火性フォーム濃縮物のための例示的な水溶性ポリマーとしては、グアーガム、イナゴマメガム、アルギネート、アラビアガム、キサンタンガム、又は他の生物ガムが挙げられる。他の適切な発泡可能な消火剤及び水溶性ポリマーは、本明細書に鑑みて当業者には明らかであろう。
【0012】
ここに記載される消火性フォーム材料における使用に適切な非常に多くの水溶性染料は、商業的に入手可能であるか既知の方法に従って製造でき、これは本明細書の利益が与えられる当業者には明らかであろう。水溶性染料は好ましくはpH範囲7.0〜8.5で安定である。水溶性染料は、消火性組成物の中、少なくとも組成物の液体形態の中で、すなわち発泡前あるいは発泡させて液体状態になるまでそのまま戻されたサンプルにおいて、分光学的特性を呈する(demonstrate)ものとする。ここで使用する分光学的特性とは、染色強度または放射エネルギー、例えば光の吸収率又は透過率のことを言う。分光学的特性は好ましくは好適な範囲にわたる染料の濃度に正比例する、測定可能な値を有する。例示的な水溶性染料としては、Paul Ulich&Co.(Hastings on Hudson, N.Y.)から商業的に入手可能のベンゾエートメチルバイオレットレーク、Tricon Colors, Inc.(Elmwood Park, N.J.)から商業的に入手可能のグリーンシェード#19162、Sun Chemicals Corp.(Cincinnati, OH)から商業的に入手可能のジアリーリドイエロー、又はChemetron Corp. (Holland, MI)から商業的に入手可能のフタロブルーレークGが挙げられる。ある好適な態様において、染料濃度レベルは0.0001〜2重量%である。他の適切な染料は本明細書に鑑みて当業者には明らかであろう。
【0013】
ある好適な態様において、グリコールエーテルを濃縮物に加えることができる。グリコールエーテルは消火性組成物中で発泡向上剤として有利に働くことができ、濃縮物の全溶解固体含量に加えることができ、濃縮物の凝固点を下げることができる。ある好適な態様におけるグリコールエーテルの使用レベルは5〜20重量%の範囲であり得る。消火性フォーム材料における使用に好適な非常に多くのグリコールエーテルが商業的に入手可能であるか既知の方法に従って製造可能であり、このことは本明細書の利益が与えられる当業者には明らかであろう。例示的なグリコールエーテルとしては、ジエチレンブチルモノグリコールエーテル、ブチルセロソルブ、及びプロピレンオキシドベースのグリコールエーテルが挙げられる。
【0014】
ある好適な態様において、消火性フォーム濃縮物は無機塩を含む。無機塩は、濃縮物のイオン強度を増すとともに、濃縮物の全溶解固体含量を増加することができ、さらに軟水システムでのフィルム形成を促進することができる。例示的な無機塩としては硫酸マグネシウム7水和塩及び尿素が挙げられる。他の適切な塩は本明細書に鑑みて当業者に明らかであろう。他の添加物、例えば、滑剤、界面活性剤、粘度調整剤、防食剤、乳化剤、あるいは分散剤などを場合により含む。かかる添加物は商業的に入手可能であるか周知の方法に従って製造可能であり、その使用は、本明細書の利益が与えられる当業者には明らかであろう。
【0015】
ある好適な態様に従うと、消火性フォーム濃縮物は水溶性染料、グリコールエーテル、及び発泡可能な消火剤を希釈剤、好ましくは水性希釈剤あるいは他の好適な溶媒と混合して製造する。染料は好ましくはジエチレングリコールブチルエーテルに溶解する。最終組成物中の染料の濃度は組成物中の濃縮物の濃度に比例するであろう。次いでこの混合物を、発泡可能な消火剤と好ましくは水とともに混合する。
実施例
本明細書に従う消火性フォーム濃縮物の例は、かかる濃縮物から形成される消火性組成物とともに以下の表に詳述する。さらに詳しくは、表Aは濃縮物の例における各成分の好適な範囲と、濃縮物を希釈剤とともに発泡させて製造したフォーム組成物中での、対応する範囲である。
【0016】
【表1】
【0017】
表Bは、消火性フォーム濃縮物の2例である。実施例1は炭化水素系燃料、例えばガソリン、ケロセン、ジェット燃料及びナフサなどへの使用を企図した消火性フォーム濃縮物である。この濃縮物は水道水と3:97(v/v)で混合し、空気吸引ノズルを用いて発泡させた。フォームはUnderwriters Laboratories(UL)が提示する消火試験のすべての要件、UL162フォーム装置及び液体濃縮物安全性基準(7版、3月30日、1994年)を満たした(ヘプタンを燃料として使用)。実施例2は、極性燃料、例えばアルコールなどへの使用を企図した耐アルコール性消火性濃縮物である。濃縮物は水道水と6:94(v/v)で混合し、空気吸引ノズルを用いて発泡させた。フォームはUnderwriters Laboratories(UL)が提示する消火試験のすべての要件、UL162フォーム装置及び液体濃縮物安全性基準(7版、3月30日、1994年)を満たした(イソプロピルアルコールを燃料として使用)。
【0018】
【表2】
【0019】
濃縮物は典型的には長期間、例えば25年まで貯蔵され、この際には気密性の容器で室温で貯蔵される。火事の現場では消火性フォーム濃縮物を規定された量の希釈剤に対して計量し、混合して消火性組成物にして、その後空気を含ませてフォームにし、これを用いて火を消す。消火性フォーム濃縮物と希釈剤の混合はどこか他の場所で行い、次いで消火性組成物を火事の現場に輸送して空気を含ませてフォームにし、そして火に適用することができる。あるいは、消火性フォーム濃縮物を流動する希釈剤のストリームに規定する比率で注入し、次いでストリームに空気を含ませてフォームにし、そして火に適用する。混合、発泡及び火への消火性組成物の自動又は手動あるいはそれらの組み合わせによる適用に使用する適切な手段は、本明細書に与えられる技術分野の当業者に周知であり、明らかであろう。希釈剤は好ましくは水性溶液であり、純水から高レベルの電解質及び/又は溶解固体含量を含有する溶液、例えば海水まで変わりうる。他の好適な希釈剤は本明細書の記載に鑑みて当業者には明らかであろう。
【0020】
有利なことに、ここに記載する消火性フォーム濃縮物の好適な態様における水溶性染料の存在により、好都合で、正確かつ安価な消火性組成物中の消火性フォーム濃縮物の濃度の評価法を提供する。典型的には消火性組成物の特別な特性は、消火性組成物中の染料の濃度に線形比例又は実質的に線形比例する(少なくとも消火性組成物中の染料のある濃度範囲においては)。従って消火性フォーム濃縮物中の染料の量は、好ましくは予め選択された濃度範囲以内に制御され、消火性フォーム濃縮物が適当な割合で希釈剤と混合されて消火性組成物を形成したときに、消火性組成物の分光学的特性が線形の範囲内になるようにする。消火性組成物中の消火性フォーム濃縮物の濃度を評価する分光学的特性は、染色強度、すなわち組成物中の水溶性染料又は染料とともに色に寄与する他の成分により確立される(established)色強度でありうる。好適な方法は、1以上の予め定められた波長の光の吸収率又は透過率の測定(目視による観測と予め作った標準との比較、あるいは装置による測定のいずれか)、または当業者には明らかである他の方法をも含んでいてよい。例えば、消火性組成物を、予め作った標準に対してカラーコンパレータにより評価することができる。分光学的測定は消火性組成物中の真の消火性フォーム濃縮物の濃度を提供する。このほか、この測定は、消火性フォーム濃縮物の、所望される量に相関する量の指標、すなわち、濃度が高すぎるか低すぎるかの指標としても使うことができる。
【0021】
ある好適な態様において、スペクトロメトリーによって既知の濃度の標準あるいは一組の標準群と放射エネルギーの吸収率又は透過率を比較することにより、濃度を評価することができる。消火性組成物のサンプルを収集し、場合により発泡してそのまま元に戻し、そして消火性組成物の吸収率又は透過率を予め定められた標準あるいは予め定められた一組の標準群と比較する。標準とサンプルとの吸収率又は透過率の比と、標準の中の既知の染料濃度から消火性組成物中の消火性フォーム濃縮物の濃度を決定することができる。例示的なスペクトロメータは、Spectronic 20またはMinispec 20(Bausch and Lombより商業的に入手可能)が挙げられる。装置を適切な時間暖めて、サンプル中に含有する水溶性染料スペクトロメータの波長を適当な分析波長にあわせる。このような分析波長は典型的には製造者により提供され、あるいは経験的に、例えばサンプルの吸収率又は透過率を収集することによって決定することができる。適当な分析波長は典型的には最大吸収率又は最大透過率になるであろう。好ましくは水溶性染料は第1分析波長と適切な第2分析波長を示すであろう。かかる第2分析波長は、第1分析波長に幾分干渉が生じる場合、例えばその波長での吸収率がブランクに干渉される場合、選択されることになる。適当な分析波長を決定する適切な手段及び方法は本明細書の記載が利益を与える当業者には明らかであろう。
【0022】
上述したように、ここに記載する方法に使用する適切なスペクトロメータはBausch and Lombから商業的に入手可能なSpectronic 20が挙げられる。Spectronic 20の例示的な使用をここに記載する。適切な時間装置を暖めておき、スペクトロメータの波長を所望の分析波長に合わせ、Spectronic 20のモードを透過率の方に合わせ、そしてサンプルチャンバにチューブを入れずに、ゼロコントロールノブを用いて透過率を0%に合わせる。次いでブランクをサンプルチューブに入れる。ブランクは好ましくは濃縮物を希釈するのに用いた希釈剤である。ブランクを包含するサンプルチューブをSpectronic 20のサンプルチャンバに置き、透過率コントロールノブを用いて透過率100%に合わせる。この時点でのモードは、場合により吸収率にすることができる。サンプルをサンプルチューブに入れ、そしてサンプルチャンバに挿入し、そして透過率又は吸収率を読んで記録する。最後に予め定められた標準をサンプルチューブに入れ、サンプルチャンバに挿入し、そして透過率又は吸収率を読んで記録する。標準は好ましくは実際に染料で染色した濃縮物と分析する消火性組成物を作るのに用いたのと同じ希釈剤を既知の濃度に混ぜたものを含む。ある好適な態様において一組の又は一連の標準群を、その組の一つ一つが異なる濃度の消火性組成物を含むように作る。ひとまとめにして、一組の又は一連の標準群が好ましくは所望の濃度の消火性組成物を取り囲むようにする(encompass)。一組の標準群の各々について、消火性フォーム濃縮物のそれぞれの濃度に対する吸収率又は透過率の値をプロットして校正曲線を作る。次いで消火性組成物中の消火性フォーム濃縮物の濃度を、サンプルの吸収率又は透過率の値を校正曲線上にプロットすることにより決定する。サンプルの吸収率に一致する濃度は消火性組成物の濃度である。水溶性染料の量に対応する消火性組成物の分光学的特性を測定することによって消火性組成物中の濃縮物の濃度を決定するための好適な他の方法は、本明細書に与えられる技術分野における当業者には明らかであろう。
【0023】
消火性組成物中の消火性フォーム濃縮物の濃度を評価するこの方法の利点は多い。伝統的な評価方法は組成物の屈折率による方法か、あるいは電導度によるものであり、特に希釈剤が多くの量の溶解固体又は電解質を含む海水である場合には、いずれも正確性に欠けるものであった。これまでに知られる濃縮物にグリコールエーテル及び無機塩のような成分をより高いレベルで加え、屈折率又は全イオン強度又は電気伝導度を増し、濃縮物の測定における向上した正確性を提供する。ここに記載される方法はこのような問題を排除する。従ってグリコールエーテルと無機塩の濃度は従来知られている濃縮物よりも少なくすることができる。本発明の好適な態様に従うと、染色強度を濃縮物の測定に用い、かかる増加したレベルのグリコールエーテルと無機塩の必要性を取り除き、こうして製造コストを削減することができるようにする。消火性組成物の分析は発泡の前及び/又は後に行うことができ、フォームを液体形態までそのまま戻してその時点でサンプリングすることが可能になる。着色染料の使用の他の利点が以下の通り挙げられるが、これに制限されるものではない:緊急の火災時における特定のタイプのフォーム濃縮物の色による識別の容易性;半透明エゼクタピックアップチューブ内に濃縮物が確実に流動していることを決定する際の容易性。他の利点は、本明細書に与えられる消火性発泡装置の使用及びその処置における当業者には明らかであろう。
【0024】
本発明の組成物と方法の種々の態様の例が示され、上述の実施例のみによって上に記載された。本明細書に鑑みて、かかる記載された組成物及び方法の変種が当業者に起こるであろうし、かかる修正や変更は本発明の精神又は付属する特許請求の範囲から離れることなく行うことができる。
背景
本発明は概して消火性(fire fighting)フォーム濃縮物の組成物及びその評価法に関する。消火性フォームの使用においては、消火剤を購入して濃縮フォームの状態で保存する方法が一般的である。次いでかかる濃縮物を適切な混合比(mix ratio)あるいは配合比(proportioning ratio)で、典型的には1:99、3:97または6:94(濃縮物:水、体積/体積比)で水と混合する。混合は典型的にはこの目的のために特別に開発された機器で行う。この濃縮物と水の混合物から作られるフォームが火と対抗するのに効果的であるように、適切な混合比を得ることが重要である。アメリカ防火協会(The National Fire Protection Association, NFPA)は、消防自動車以外の消火用途には、この混合比を狭い許容範囲に制御しなければならないと要求しており、この範囲は現行では製造者公式の(stated)使用パーセンテージの1〜1.3倍であるが、この公式の使用パーセンテージを1%超えるものであってはならないのである。たとえば、1%濃縮物の場合は、許容される混合比は1.0%〜1.3%である。この様式に従うと、3%濃縮物の場合は、3.0%〜3.9%の比で混合されている必要があり、そして6%濃縮物の場合は6.0%〜7.0%の比で混合されている必要がある。消防自動車に関しては典型的には若干異なる範囲であるが、ある規定の範囲内に制御されている。この混合比または配合比を測定する伝統的な方法は、溶液の屈折率の測定を含んでおり、ごく最近では、導電率の測定を含んでいる。
【0002】
現時点での使用において、充分に好都合、正確であり、あるいは安価な消火性フォーム組成物の混合比を決定する方法は、目下のところない。さらにかかる組成物をひとたび発泡させ調剤して(dispense)しまうと、これを評価する方法はない。
【0003】
本発明の目的は、上記の1以上の問題に向けられる。本発明の1以上の好適な態様の目的は、希釈剤、特に希釈剤が海水、または高い電解質あるいは溶解塩濃度が高い水である場合に、これと混合された消火性フォーム濃縮物の混合比を正確に測定する方法をさらに提供する。本発明の1以上の好適な態様の目的は、消火性フォーム濃縮物が発泡された後に混合比を評価する方法をさらに提供する。
発明の概要
本発明は、消火性濃縮物に関し、これは消火性組成物を作るために希釈される場合、消化性組成物中での消火性濃縮物の濃度に比例する水溶性染料を含んでいる。このように水溶性染料を使用することにより、好都合、正確かつ安価な消火性濃縮物の混合比の決定が可能となる。
【0004】
第1の側面に従うと、消火性フォーム濃縮物は、発泡可能な消火剤と、水溶性染料と、及びグリコールエーテルとを含み、各々既知の相関的な濃度である。ある好適な態様に従うと、さらに以下に検討するように、消火性フォーム濃縮物は、フッ素系界面活性剤ベースの発泡可能な消火剤と、水溶性染料と、及びグリコールブチルエーテルを含む。
【0005】
もう一つの側面に従うと、消火性フォーム濃縮物はフッ素系界面活性剤(fluorosurfactant)ベースの発泡可能な消火剤と水溶性染料とをある既知の相関的な濃度で含んでいる。ある好適な態様に従うと、さらに以下に検討するように、消火性フォーム濃縮物は、フッ素系界面活性剤ベースの発泡可能な消火剤と水溶性染料とを含む。消火性フォーム濃縮物はさらにグリコールエーテル、炭化水素ベースの発泡可能な消火剤、水溶性ポリマー及び/又は無機塩を含む。
【0006】
もう一つの側面に従うと、消火性組成物は適切な希釈剤、好ましくは水性希釈剤、たとえば水(海水など)とともに上述した消火性フォーム濃縮物を含む。
方法の側面に従うと、火を消す方法は、上述の消火性組成物を使用することを含む。
【0007】
もう一つの方法の側面に従うと、上述の消火性組成物の評価法を提供する。この方法は、以下:
a)適切な希釈剤、好ましくは水性液体に、上述の消火性フォーム濃縮物を導入して得られる混合物を得、得られた混合物の分光学的特性、好ましくは色強度が、得られた混合物中の消火剤の濃度に比例するものであり;
b)得られた混合物のサンプルを得;そして
c)サンプルと予め定めた標準との分光学的特性を比較する
ことを含む。
【0008】
この方法の側面のある好適な態様に従うと、消火性組成物は発泡され、そしてこのフォームは、サンプルと予め定めた標準との分光学的特性を比較する前に、液体の形態にまでそのまま戻される。
【0009】
さらなる側面、態様及び有利な消火性フォーム物質、及びここに記載される方法は、以下のある好適な態様の詳細な説明に従えば明らかであろう。
詳細な説明
これまでの記載から、ここに記載される消火性フォーム材料が周知の技術に従って製造され得ることが当業者には理解できるであろう。ある好適な態様に従うと、水溶性染料、好ましくはグリコールエーテル、及び種々の他の任意成分を発泡可能な消火剤に加え、染料と発泡可能な消火剤とを既知の相関的な濃度になるようにする。ここで使用される水溶性染料とは実質的に水に溶解性の染料あるいは水に分散性の染料を意味する。場合により、得られる消火性フォーム濃縮物はさらに希釈剤、好ましくは水又は他の水性液体を含み、適切な濃縮物になる。消火性フォーム濃縮物は発泡され、必要時の現場での使用のための濃縮物として、直ちにあるいは貯蔵されて使用される。消火性フォーム濃縮物の使用において、希釈剤、好ましくは水、例えば海水のような水性希釈剤を加えて、火と対抗する際に効果的であるように、フォームの中に空気を含ませることができる消火性組成物を形成する。消火性フォーム濃縮物と希釈剤との混合比または配合比は、したがって相応じてフォーム中での発泡可能な消火剤と希釈剤との比は、評価あるいは決定できる。本質的に、得られる混合物の分光学的特性、例えば染色強度または放射エネルギー、例えば光の吸収率又は透過率は、予め定めた標準と比較される。消火性フォーム濃縮物はこの比較のために、フォームの中に空気を含ませる前あるいは発泡しその後に液体の形態にそのまま戻された後にサンプルをとることができる。
【0010】
本明細書に従う消火性フォーム濃縮物は、発泡可能な消火剤、水溶性染料及び好ましくはグリコールエーテルを用いて製造することができる。発泡可能な消火剤はこの明細書に従って希釈されることができ、当業者に理解されるか周知の通り、当業者に周知の曝気又はその他の発泡技術によって安定なフォームを製造することができる。次いでフォームは火の上又は火の中に噴霧または広げられ(apply)、酸素を奪うことにより火を消す。ある好適な態様において発泡可能な消火剤はフッ素系界面活性剤ベースの薬剤を含む。他の好適な態様において発泡可能な消火剤はフッ素系界面活性剤ベースと炭化水素系界面活性剤ベースの薬剤を含む。さらに他の好適な態様において消火性フォーム濃縮物は耐アルコール性消火性組成物になるように処方されることができる。このような態様は好ましくは発泡可能な消火剤とともに他の任意の適切な成分、実質的に他の極性溶媒、例えばアルコールに不溶の水溶性ポリマーを含む。他の好適な態様において消火性フォーム濃縮物はさらに無機塩を含む。
【0011】
例示的な発泡可能な消火剤としては、Lodyne S-103A,Lodyne K81'84及びLodyne F-102R(Ciba Specialty Chemicals(High Point, N.C.)の製品);Forafac 1157N(AtoFina Chemicals(Philadelphia, PA)の製品);及びDX3001(Dynax Corporation(Elmsford, NY)から供給)などのフッ素系界面活性剤が挙げられる。フッ素系界面活性剤ベースの発泡可能な消火剤の使用レベルは、意図する公称の配合比に依る。6%濃縮物の場合、使用レベルは典型的には1〜10重量%;3%濃縮物の場合、使用レベルは典型的には2〜15重量%;そして1%濃縮物の場合、使用レベルは典型的には2〜20重量%になるだろう。例示的な炭化水素系界面活性剤としては、Rhodia Chemicals(Cranbury, N.J.)またはStepan Company(Northfield, IL)から商業的に入手可能のC8−C14の炭素鎖長を有するアルキルサルフェート;Stepan CompanyまたはWitco(Houston, TX)から商業的に入手可能の2〜4モルエトキシル化されたC8−C14の炭素鎖長を有するアルキルエーテルサルフェート;Rhodia Chemicals又はLonza Specialty Chemicals(Fair Lawn, N.J.)から商業的に入手可能のC8−C14の炭素鎖長を有するアルキルベタイン類;Rhodia Chemicals又はHenkel Corp.(Cincinnati, OH)から商業的に入手可能のC10−C14の炭素鎖長を有するアルキルイミノジプロピオネート類;及びRhodia Chemicalsから商業的に入手可能の2〜4モルエトキシル化されたエトキシル化オクチルフェノール類が挙げられる。念のため、炭化水素系界面活性剤ベースの発泡可能な消火剤の使用レベルは、意図する公称の配合比に依る。6%濃縮物の場合、これらの1以上の界面活性剤の使用レベルは典型的には1〜10重量%;3%濃縮物の場合、これらの1以上の界面活性剤の使用レベルは典型的には2〜15重量%;そして1%濃縮物の場合、これらの1以上の界面活性剤の使用レベルは典型的には2〜20重量%になるだろう。耐アルコール性消火性フォーム濃縮物のための例示的な水溶性ポリマーとしては、グアーガム、イナゴマメガム、アルギネート、アラビアガム、キサンタンガム、又は他の生物ガムが挙げられる。他の適切な発泡可能な消火剤及び水溶性ポリマーは、本明細書に鑑みて当業者には明らかであろう。
【0012】
ここに記載される消火性フォーム材料における使用に適切な非常に多くの水溶性染料は、商業的に入手可能であるか既知の方法に従って製造でき、これは本明細書の利益が与えられる当業者には明らかであろう。水溶性染料は好ましくはpH範囲7.0〜8.5で安定である。水溶性染料は、消火性組成物の中、少なくとも組成物の液体形態の中で、すなわち発泡前あるいは発泡させて液体状態になるまでそのまま戻されたサンプルにおいて、分光学的特性を呈する(demonstrate)ものとする。ここで使用する分光学的特性とは、染色強度または放射エネルギー、例えば光の吸収率又は透過率のことを言う。分光学的特性は好ましくは好適な範囲にわたる染料の濃度に正比例する、測定可能な値を有する。例示的な水溶性染料としては、Paul Ulich&Co.(Hastings on Hudson, N.Y.)から商業的に入手可能のベンゾエートメチルバイオレットレーク、Tricon Colors, Inc.(Elmwood Park, N.J.)から商業的に入手可能のグリーンシェード#19162、Sun Chemicals Corp.(Cincinnati, OH)から商業的に入手可能のジアリーリドイエロー、又はChemetron Corp. (Holland, MI)から商業的に入手可能のフタロブルーレークGが挙げられる。ある好適な態様において、染料濃度レベルは0.0001〜2重量%である。他の適切な染料は本明細書に鑑みて当業者には明らかであろう。
【0013】
ある好適な態様において、グリコールエーテルを濃縮物に加えることができる。グリコールエーテルは消火性組成物中で発泡向上剤として有利に働くことができ、濃縮物の全溶解固体含量に加えることができ、濃縮物の凝固点を下げることができる。ある好適な態様におけるグリコールエーテルの使用レベルは5〜20重量%の範囲であり得る。消火性フォーム材料における使用に好適な非常に多くのグリコールエーテルが商業的に入手可能であるか既知の方法に従って製造可能であり、このことは本明細書の利益が与えられる当業者には明らかであろう。例示的なグリコールエーテルとしては、ジエチレンブチルモノグリコールエーテル、ブチルセロソルブ、及びプロピレンオキシドベースのグリコールエーテルが挙げられる。
【0014】
ある好適な態様において、消火性フォーム濃縮物は無機塩を含む。無機塩は、濃縮物のイオン強度を増すとともに、濃縮物の全溶解固体含量を増加することができ、さらに軟水システムでのフィルム形成を促進することができる。例示的な無機塩としては硫酸マグネシウム7水和塩及び尿素が挙げられる。他の適切な塩は本明細書に鑑みて当業者に明らかであろう。他の添加物、例えば、滑剤、界面活性剤、粘度調整剤、防食剤、乳化剤、あるいは分散剤などを場合により含む。かかる添加物は商業的に入手可能であるか周知の方法に従って製造可能であり、その使用は、本明細書の利益が与えられる当業者には明らかであろう。
【0015】
ある好適な態様に従うと、消火性フォーム濃縮物は水溶性染料、グリコールエーテル、及び発泡可能な消火剤を希釈剤、好ましくは水性希釈剤あるいは他の好適な溶媒と混合して製造する。染料は好ましくはジエチレングリコールブチルエーテルに溶解する。最終組成物中の染料の濃度は組成物中の濃縮物の濃度に比例するであろう。次いでこの混合物を、発泡可能な消火剤と好ましくは水とともに混合する。
実施例
本明細書に従う消火性フォーム濃縮物の例は、かかる濃縮物から形成される消火性組成物とともに以下の表に詳述する。さらに詳しくは、表Aは濃縮物の例における各成分の好適な範囲と、濃縮物を希釈剤とともに発泡させて製造したフォーム組成物中での、対応する範囲である。
【0016】
【表1】
【0017】
表Bは、消火性フォーム濃縮物の2例である。実施例1は炭化水素系燃料、例えばガソリン、ケロセン、ジェット燃料及びナフサなどへの使用を企図した消火性フォーム濃縮物である。この濃縮物は水道水と3:97(v/v)で混合し、空気吸引ノズルを用いて発泡させた。フォームはUnderwriters Laboratories(UL)が提示する消火試験のすべての要件、UL162フォーム装置及び液体濃縮物安全性基準(7版、3月30日、1994年)を満たした(ヘプタンを燃料として使用)。実施例2は、極性燃料、例えばアルコールなどへの使用を企図した耐アルコール性消火性濃縮物である。濃縮物は水道水と6:94(v/v)で混合し、空気吸引ノズルを用いて発泡させた。フォームはUnderwriters Laboratories(UL)が提示する消火試験のすべての要件、UL162フォーム装置及び液体濃縮物安全性基準(7版、3月30日、1994年)を満たした(イソプロピルアルコールを燃料として使用)。
【0018】
【表2】
【0019】
濃縮物は典型的には長期間、例えば25年まで貯蔵され、この際には気密性の容器で室温で貯蔵される。火事の現場では消火性フォーム濃縮物を規定された量の希釈剤に対して計量し、混合して消火性組成物にして、その後空気を含ませてフォームにし、これを用いて火を消す。消火性フォーム濃縮物と希釈剤の混合はどこか他の場所で行い、次いで消火性組成物を火事の現場に輸送して空気を含ませてフォームにし、そして火に適用することができる。あるいは、消火性フォーム濃縮物を流動する希釈剤のストリームに規定する比率で注入し、次いでストリームに空気を含ませてフォームにし、そして火に適用する。混合、発泡及び火への消火性組成物の自動又は手動あるいはそれらの組み合わせによる適用に使用する適切な手段は、本明細書に与えられる技術分野の当業者に周知であり、明らかであろう。希釈剤は好ましくは水性溶液であり、純水から高レベルの電解質及び/又は溶解固体含量を含有する溶液、例えば海水まで変わりうる。他の好適な希釈剤は本明細書の記載に鑑みて当業者には明らかであろう。
【0020】
有利なことに、ここに記載する消火性フォーム濃縮物の好適な態様における水溶性染料の存在により、好都合で、正確かつ安価な消火性組成物中の消火性フォーム濃縮物の濃度の評価法を提供する。典型的には消火性組成物の特別な特性は、消火性組成物中の染料の濃度に線形比例又は実質的に線形比例する(少なくとも消火性組成物中の染料のある濃度範囲においては)。従って消火性フォーム濃縮物中の染料の量は、好ましくは予め選択された濃度範囲以内に制御され、消火性フォーム濃縮物が適当な割合で希釈剤と混合されて消火性組成物を形成したときに、消火性組成物の分光学的特性が線形の範囲内になるようにする。消火性組成物中の消火性フォーム濃縮物の濃度を評価する分光学的特性は、染色強度、すなわち組成物中の水溶性染料又は染料とともに色に寄与する他の成分により確立される(established)色強度でありうる。好適な方法は、1以上の予め定められた波長の光の吸収率又は透過率の測定(目視による観測と予め作った標準との比較、あるいは装置による測定のいずれか)、または当業者には明らかである他の方法をも含んでいてよい。例えば、消火性組成物を、予め作った標準に対してカラーコンパレータにより評価することができる。分光学的測定は消火性組成物中の真の消火性フォーム濃縮物の濃度を提供する。このほか、この測定は、消火性フォーム濃縮物の、所望される量に相関する量の指標、すなわち、濃度が高すぎるか低すぎるかの指標としても使うことができる。
【0021】
ある好適な態様において、スペクトロメトリーによって既知の濃度の標準あるいは一組の標準群と放射エネルギーの吸収率又は透過率を比較することにより、濃度を評価することができる。消火性組成物のサンプルを収集し、場合により発泡してそのまま元に戻し、そして消火性組成物の吸収率又は透過率を予め定められた標準あるいは予め定められた一組の標準群と比較する。標準とサンプルとの吸収率又は透過率の比と、標準の中の既知の染料濃度から消火性組成物中の消火性フォーム濃縮物の濃度を決定することができる。例示的なスペクトロメータは、Spectronic 20またはMinispec 20(Bausch and Lombより商業的に入手可能)が挙げられる。装置を適切な時間暖めて、サンプル中に含有する水溶性染料スペクトロメータの波長を適当な分析波長にあわせる。このような分析波長は典型的には製造者により提供され、あるいは経験的に、例えばサンプルの吸収率又は透過率を収集することによって決定することができる。適当な分析波長は典型的には最大吸収率又は最大透過率になるであろう。好ましくは水溶性染料は第1分析波長と適切な第2分析波長を示すであろう。かかる第2分析波長は、第1分析波長に幾分干渉が生じる場合、例えばその波長での吸収率がブランクに干渉される場合、選択されることになる。適当な分析波長を決定する適切な手段及び方法は本明細書の記載が利益を与える当業者には明らかであろう。
【0022】
上述したように、ここに記載する方法に使用する適切なスペクトロメータはBausch and Lombから商業的に入手可能なSpectronic 20が挙げられる。Spectronic 20の例示的な使用をここに記載する。適切な時間装置を暖めておき、スペクトロメータの波長を所望の分析波長に合わせ、Spectronic 20のモードを透過率の方に合わせ、そしてサンプルチャンバにチューブを入れずに、ゼロコントロールノブを用いて透過率を0%に合わせる。次いでブランクをサンプルチューブに入れる。ブランクは好ましくは濃縮物を希釈するのに用いた希釈剤である。ブランクを包含するサンプルチューブをSpectronic 20のサンプルチャンバに置き、透過率コントロールノブを用いて透過率100%に合わせる。この時点でのモードは、場合により吸収率にすることができる。サンプルをサンプルチューブに入れ、そしてサンプルチャンバに挿入し、そして透過率又は吸収率を読んで記録する。最後に予め定められた標準をサンプルチューブに入れ、サンプルチャンバに挿入し、そして透過率又は吸収率を読んで記録する。標準は好ましくは実際に染料で染色した濃縮物と分析する消火性組成物を作るのに用いたのと同じ希釈剤を既知の濃度に混ぜたものを含む。ある好適な態様において一組の又は一連の標準群を、その組の一つ一つが異なる濃度の消火性組成物を含むように作る。ひとまとめにして、一組の又は一連の標準群が好ましくは所望の濃度の消火性組成物を取り囲むようにする(encompass)。一組の標準群の各々について、消火性フォーム濃縮物のそれぞれの濃度に対する吸収率又は透過率の値をプロットして校正曲線を作る。次いで消火性組成物中の消火性フォーム濃縮物の濃度を、サンプルの吸収率又は透過率の値を校正曲線上にプロットすることにより決定する。サンプルの吸収率に一致する濃度は消火性組成物の濃度である。水溶性染料の量に対応する消火性組成物の分光学的特性を測定することによって消火性組成物中の濃縮物の濃度を決定するための好適な他の方法は、本明細書に与えられる技術分野における当業者には明らかであろう。
【0023】
消火性組成物中の消火性フォーム濃縮物の濃度を評価するこの方法の利点は多い。伝統的な評価方法は組成物の屈折率による方法か、あるいは電導度によるものであり、特に希釈剤が多くの量の溶解固体又は電解質を含む海水である場合には、いずれも正確性に欠けるものであった。これまでに知られる濃縮物にグリコールエーテル及び無機塩のような成分をより高いレベルで加え、屈折率又は全イオン強度又は電気伝導度を増し、濃縮物の測定における向上した正確性を提供する。ここに記載される方法はこのような問題を排除する。従ってグリコールエーテルと無機塩の濃度は従来知られている濃縮物よりも少なくすることができる。本発明の好適な態様に従うと、染色強度を濃縮物の測定に用い、かかる増加したレベルのグリコールエーテルと無機塩の必要性を取り除き、こうして製造コストを削減することができるようにする。消火性組成物の分析は発泡の前及び/又は後に行うことができ、フォームを液体形態までそのまま戻してその時点でサンプリングすることが可能になる。着色染料の使用の他の利点が以下の通り挙げられるが、これに制限されるものではない:緊急の火災時における特定のタイプのフォーム濃縮物の色による識別の容易性;半透明エゼクタピックアップチューブ内に濃縮物が確実に流動していることを決定する際の容易性。他の利点は、本明細書に与えられる消火性発泡装置の使用及びその処置における当業者には明らかであろう。
【0024】
本発明の組成物と方法の種々の態様の例が示され、上述の実施例のみによって上に記載された。本明細書に鑑みて、かかる記載された組成物及び方法の変種が当業者に起こるであろうし、かかる修正や変更は本発明の精神又は付属する特許請求の範囲から離れることなく行うことができる。
Claims (17)
- 発泡可能な消火剤;
水溶性染料;及び
グリコールエーテル
を含む、消火性フォーム濃縮物。 - 発泡可能な消火剤がフッ素系界面活性剤ベースの発泡可能な消火剤を含む、請求項1に記載の消火性フォーム濃縮物。
- 発泡可能な消火剤が耐アルコール性である、請求項2に記載の消火性フォーム濃縮物。
- 発泡可能な消火剤が非アルコール性のフッ素系界面活性剤ベースの発泡可能な消火剤である、請求項2に記載の消火性フォーム濃縮物。
- さらに炭化水素ベースの発泡可能な消火剤を含む、請求項2に記載の消火性フォーム濃縮物。
- 消火性フォーム濃縮物の重量を基準として40重量%以下の発泡可能な消火剤;
消火性フォーム濃縮物の重量を基準として2重量%以下の水溶性染料;及び
消火性フォーム濃縮物の重量を基準として20重量%以下のグリコールエーテル
を含む、請求項1に記載の消火性フォーム濃縮物。 - 消火性フォーム濃縮物の重量を基準として1重量%以上の発泡可能な消火剤;
消火性フォーム濃縮物の重量を基準として0.0001重量%以上の水溶性染料;及び
消火性フォーム濃縮物の重量を基準として5重量%以上のグリコールエーテル
を含む、請求項1に記載の消火性フォーム濃縮物。 - フッ素系界面活性剤ベースの発泡可能な消火剤;及び
水溶性染料
を含む、消火性フォーム濃縮物。 - さらに炭化水素ベースの発泡可能な消火剤を含む、請求項8に記載の消火性フォーム濃縮物。
- フッ素系界面活性剤ベースの発泡可能な消火剤が耐アルコール性である、請求項8に記載の消火性フォーム濃縮物。
- 発泡可能な消火剤;
水溶性染料;
グリコールエーテル;及び
希釈剤
を含む、消火性組成物。 - 発泡可能な消火剤;
水溶性染料;
グリコールエーテル;及び
希釈剤
を含む消火性組成物を使用することを含む、消火法。 - a)発泡可能な消火剤;
水溶性染料;及び
グリコールエーテル;
を含む消火性フォーム濃縮物に水性液体を導入して混合物を得、この混合物の分光学的特性が、得られた混合物中の消火剤の濃度に比例するものであり;
b)得られた混合物のサンプルを得;そして
c)サンプルと予め定めた標準との分光学的特性を比較する
ことを含む、消火性フォームの評価法。 - さらに得られた混合物中の消火性フォーム濃縮物の濃度を決定することを含む、請求項13に記載の方法。
- 分光学的特性が色強度を含む、請求項13に記載の方法。
- 分光学的特性が特定波長の光の吸収を含む、請求項13に記載の方法。
- d)ステップa)及びb)の間に、得られた混合物を発泡し、発泡した混合物を液体形態までそのまま戻らせる
ことをさらに含む、請求項13に記載の方法。
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