JP2022548329A - Ｐｆｃ泡に対してのリン－窒素代替物 - Google Patents

Abstract

可燃性液体火災の消火用泡のためのフッ素を含む水成膜泡の代案となるのが、エチレンアミンポリホスフェート水溶液又はヒュームドシリカでドープされたエチレンアミンポリホスフェート水溶液のミストである。この方法は、可燃性液体火災にこのような溶液のミストを噴霧して火炎を抑制し、鎮火することからなる。このミスト手段は、木材火災の炎も抑制する。別の手段として、エチレンアミンポリホスフェート又はヒュームドシリカでドープされたエチレンアミンポリホスフェートをフッ素フリー泡に添加し、難燃性の泡を形成するものであり、これにより可燃性液体火災を消火することができる。【選択図】なし

Description

ミスト状のエチレンアミンポリホスフェート溶液は、あらゆるクラスの火災中のラジカル及びイオンと反応し、炎と反応することで火災を止めることがわかっている。この技術は、あらゆるクラスの火災に、フッ素化合物を含む水成膜泡の代用としても適用できると思われる。エチレンアミンポリホスフェート溶液は、市販のフッ素フリー泡濃縮液に添加して泡を形成することができ、この泡が可燃性液体火災を消火することがわかった。

水成膜泡（ＡＦＦＦ）は水性で、多くの場合、アルキル硫酸ナトリウムなどの炭化水素系界面活性剤、及びフルオロテロマー、ペルフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）、又はペルフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）などのフッ素系界面活性剤を含有する。ペルフルオロオクタン酸は、Ｃ８とも呼ばれ、化学反応における工業用界面活性剤として世界中で生産、使用されている。これらの消火用泡は、可燃性液体火災に適用するのに好ましい方法となっている。アルキル硫酸ナトリウムなどの界面活性剤を用いることの多いフッ素フリー泡は効果が低い。
しかしながら、ＰＦＯＳやＰＦＯＡなどのペルフルオロ化合物は環境における残留性が極めて高いことが明らかになっており、毒性試験では、化学物質がヒトの健康に深刻な悪影響を与えることが示されている。ＥＵでは２００６年以降、これらの使用が制限されており、ストックホルム条約では、ＰＦＯＳ及びその関連物質が、段階的に廃止すべき残留性有機汚染物質の対象リストに掲載されている。更に２０１７年には欧州委員会も、ＲＥＡＣＨ規則において、ＰＦＯＳ及びその関連物質の製造、使用、及び上市に対する制限を採択した。
ＰＦＣｓがヒトと環境に有害であり得るという科学的根拠も増えている。一部のＰＦＣｓ（ＰＦＯＳ及びＰＦＯＡ）は、安全性に問題があるため、段階的に廃止されている。多くの企業が、消火用泡の成分として「独自開発のフッ素系界面活性剤混合物」のみを記載している。
ペルフルオロ化合物（ＰＦＣ）のペル又はポリフルオロアルキル化学物質は、炭素－フッ素（Ｃ－Ｆ）結合及び炭素－炭素（Ｃ－Ｃ）結合、更に他のヘテロ原子も含む有機フッ素化合物である。ペルフルオロ化化学物質とも呼ばれるＰＦＣｓは、フルオロカーボン（Ｃ－Ｆ及びＣ－Ｃ結合のみを含有）と親官能化有機種の混合物としての特性を有する。例えば、ペルフルオロオクタン酸はカルボン酸として機能するが、界面活性剤及び疎水性の特性が大きく変化している。フッ素系界面活性剤は、テフロン、耐水性織物、及び消火用泡に広く使用されている。
源水や飲料水中のペルフルオロ化合物類（ＰＦＣｓ）の存在は、水の専門家にとってますます大きな関心事となっている。ノンスティックコーティングや消火用泡など産業及び消費者用途に使用されているこの有機化合物群は、ヒトや野生生物の健康に影響を与える可能性がある。ＰＦＣｓは残留性が極めて高い。発がんリスクの増加など、ＰＦＣｓに関する深刻な健康上の懸念が見つかっている。ＰＦＯＡはヒト発がん性物質である可能性が高く、実験動物において肝臓、膵臓、精巣、乳腺の腫瘍を引き起こす。ＰＦＯＳの半減期は８年超と推定されている。
可燃性液体火災に適用できる代替的な環境に優しいハロゲンフリー消火技術が必要とされている。ミスト状のエチレンアミンポリホスフェート水溶液で可燃性液体火災を消火できることがわかっている。これらの溶液を泡濃縮液に添加し、可燃性液体火災や他の種類の火災の消火に効果的のある泡を形成することができる。現在、様々な種類の火災に対して様々な消火器が推奨されている。エチレンアミンポリホスフェート水溶液を含む消火器はあらゆる種類の火災に使用でき、どの消火器を使うか迷わずに済む。この技術により、高圧洗浄機とブラダー式加圧水タンクを安価な全地形対応車に搭載し、未鋪装地でも火災現場に向かうことが可能となる。

エチレンアミンポリホスフェート溶液（ＥＡＰＰＡ）；ドープエチレンアミンポリホスフェート溶液（ＥＡＰＰＡ－Ｄ）；縮合エチレンアミンポリホスフェート溶液（ＥＡＰＰＡ－Ｃ）；ドープ縮合エチレンアミンポリホスフェート溶液（ＥＡＰＰＡ－ＣＤ）からなる群から選択される１つ又は複数の水溶液からなる消火水溶液であって、界面活性剤、増粘剤、水、及び有機溶剤からなる群から選択される２つ以上の化合物を追加的に含む場合に、ａ）ミスト状、又はｂ）泡状若しくはミスト状である消火水溶液は、任意の火災の消火に、ミスト又は泡として、フッ素化泡の代わりに適用することができる。請求項１のミストを生成する方法は、圧力をかけてＥＡＰＰＡ又はＥＡＰＰＡ－Ｄ溶液をスプレーノズルを通して押し出すものである。泡は、溶液を曝気泡スプレーノズル又は泡放射砲を通して押し出すことによって形成する。ミストノズルを用いて泡溶液のミストでガソリン火災を消火することが可能である。その後で、ミストノズルを泡ノズルに取り換え、ガソリンに泡を噴霧して再着火を防ぐ。この技術は、火災を長引かせる連鎖反応をミストで中断させるため、又は火災の上に泡被覆（ｆｏａｍ ｂｌａｎｋｅｔ）を形成できるため、あらゆるクラスの火災に有効である。ミストは、体積中位径（ＶＭＤ）が１５００ミクロン未満、又は好ましくは６００ミクロン未満、又はより好ましくは４００ミクロン未満、又は更により好ましくは２００ミクロン未満、又は最も好ましくは７５ミクロン未満である液滴からなるものとする。任意の方法で作られるＥＡＰＰＡ又はＥＡＰＰＡ－Ｄは本発明の一部である。好ましいドーパントは親水性ヒュームドシリカである。出願ＰＣＴ／ＵＳ１９／０３４０７７号は、１）消火のため、特にあらゆるクラスの火災の炎に直接噴霧するためのＥＡＰＰＡ又はＥＡＰＰＡ－Ｄの使用、２）ＥＡＰＰＡ又はＥＡＰＰＡ－Ｄを含む泡の形成、及び、３）親水性ヒュームドシリカをＥＡＰＰＡ又はＥＡＰＰＳ－Ｄに添加して火災抑制を向上させることを開示していない。

エチレンアミンポリホスフェート（ＥＡＰＰＡ）は、エチレンアミン（ＥＡ）と市販のポリリン酸（ＰＰＡ）を理論酸塩基比付近で直接反応させ、水などの溶媒を使わずに反応を行うことによって生成される。この形態のＥＡＰＰＡは、ＥＡを含有する任意のグレードのＰＰＡを反応させることによって作製ができる。ドーパントを使用しない合成は、米国特許第１０５０１６０２号明細書に記述されている。ヒュームドシリカなどのドーパントを使用する合成は、ＰＣＴ／ＵＳ１９／０３４０７７号に記載されている。親水性ヒュームドシリカを含むそのような水性組成物は粘性が高く、表面から滴り落ちにくいため、こうした溶液を消火に適用する際に極めて役立つが、これらのことはいずれの参照文献にも開示されていなかった。ポリリン酸を用いた難燃剤の合成は、米国特許第７，１３８，４４３号、米国特許第８２１２０７３号明細書；国際公開第２０１１／０４９６１５号（ＰＣＴ／ＵＳ１２／０００２４７号）、ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０１７２６８号、及び米国特許第８７０３８５３号明細書に開示されている。フッ素フリー泡は米国特許第７５６９１５５号明細書で開示されており、先行技術である。開示全体は参照により本明細書に援用される。ヒュームドシリカ（ＦＳ）はＥＡＰＰＡの合成前にＰＰＡに添加してよい。合成後にＦＳを水溶液に直接添加してもよい。好ましくは、ＥＡＰＰＡ及びＥＡＰＰＡ－ＦＳを作製した後に、水で所望の濃度まで希釈する。ポリリン酸を水で希釈した後に、エチレンアミンを添加して所望の生成物を作製することも可能ではあるが、あまり好ましくない。最も好ましいＥＡＰＰＡ及びＥＡＰＰＡ－ＦＳは、ＰＰＡ、並びにエチレンジアミン（ＥＤＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、ピペラジン（ＰＩＰ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、及びペンタエチレンヘキサミン（ＰＥＨＡ）などのエチレンアミンで作製される。

エチレンアミンは、本明細書において、エチレンジアミン、及びピペラジン及びその類似体を含むエチレンジアミンの高分子形態と定義される。エチレンアミンの広範な考察は、Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ８，ｐ．７４－１０８で確認できる。エチレンアミンは、幅広い多機能性多反応性化合物を包含する。分子構造は、直線状、分岐状、環状、又はこれらの組み合わせであってよい。市販のエチレンアミンの例に、エチレンジアミン（ＥＤＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、ピペラジン（ＰＩＰ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、及びペンタエチレンヘキサミン（ＰＥＨＡ）がある。エチレンアミン（ＥＡ）という一般用語の一部であり、適用し得るその他のエチレンアミン化合物に、アミノエチレンピペラジン（ＥＡＰ）、１，２－プロピレンジアミン、１，３－ジアミノプロパン、イミノビスプロピルアミン、Ｎ－（２－アミノエチル）－１，３－プロピレンジアミン、Ｎ，Ｎ’－ビス－（３－アミノプロピル）－エチレンジアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、及びトリエチレンジアミンがある。エチレンアミンポリホスフェートは、これらのエチレンアミンのうちいずれかを用いて形成してもよい。

ポリリン酸（ＰＰＡ）はＨ₃ＰＯ₄のオリゴマーである。高純度ＰＰＡは、高温でＨ₃ＰＯ₄を脱水して、又はＨ₃ＰＯ₄中に分散したＰ₂Ｏ₅を加熱して生成される。これらの反応の平衡により、異なる鎖長及び分布が得られる。脱水法では短い鎖が生成されやすいのに対し、分散法では通常１０以上の繰り返し単位を有する鎖が生成され、これは本発明の組成物を作る上でより好ましい。ＰＰＡを製造する際のＰ₂Ｏ₅と８５％濃度のリン酸の反応では、多くの異なる温度が用いられる。
ＰＰＡは様々なグレードで入手でき、その割合が１００％を超えることもあるため、呼称が紛らわしいことがある。１００％リン酸は、式量比Ｐ₂Ｏ₅／Ｈ₃ＰＯ₄から計算される７２．４％のＰ₂Ｏ₅を含む。同様に、ピロリン酸（Ｈ₄Ｐ₂Ｏ₇）は、比Ｐ₂Ｏ₅／Ｈ₄Ｐ₂Ｏ₇から計算される７９．８％のＰ₂Ｏ₅を含む。これらのＰ₂Ｏ₅含有量の比から、相対的なリン酸含有率が得られ、ピロリン酸では７９．８％／７２．４％＝１１０％となる。ＰＰＡは粘度が高いため、室温では注入や撹拌が困難であるが、６０℃以上でははるかに作業しやすくなる。
ＰＰＡの生成により、ＰＰＡ鎖の繰り返し単位の数ｎが鎖ごとに異なる鎖長の分布が得られる。Ｉｎｎｏｐｈｏｓ Ｃｏｒｐ．から入手できる１０５％ＰＡグレードは、殆どが短いモノマー及びダイマー部分で、オルト（５４％）、ピロリン酸（４１％）、及び５％の三リン酸を含有し、容易に注げるが、高分子量のＥＡＰＰＡにつながることは予想されない。より高い１１５％グレードでは、鎖長の大部分が２～１４単位長であるため、モノマーは殆ど残らない。このように鎖長が増加すると鎖が絡み合い、高いグレードで粘度が高いことが説明される。実施例全体にわたって、１１７％グレード（３％のオルト、９％のピロ、１０％のトリ、１１％のテトラ、６７％のより高い酸）、１１５％グレード（５％のオルト、１６％のピロ、１７％のトリ、１６％のテトラ、４６％のより高い）、及び１０５％グレードのみを使用する。これらは、Ｉｎｎｏｐｈｏｓ（米国ニュージャージー州トレントン）製である。形成方法にかかわらず、全グレードのＰＰＡについてクレームする。

ＥＡＰＰＡは、エチレンアミンとポリリン酸又は縮合ＰＰＡＣ（縮合ポリリン酸）との反応によって直接作製されており、ＰＰＡ又はＰＰＡＣのエチレンアミンに対する比は、得られる組成物の１０質量％水溶液のｐＨが少なくとも２．７となるように選択される。好ましくは、ｐＨが少なくとも３．５である。より好ましくは、ｐＨが４．２である。最も好ましくは、ｐＨが５．０以上である。
縮合は、ポリリン酸を２００℃超の温度で少なくとも１５分間真空処理することと定義される。縮合ＰＰＡで作製されたＥＡＰＰＡは、ＥＡＰＰＡ－Ｃと呼ばれる。ドープエチレンアミンポリホスフェート（ＥＡＰＰＡ－Ｄ）は、ポリアルファオレフィン、親水性ヒュームド金属酸化物（ＦＭＯ）、ナノコンポジット、粘土、非晶質シリカ、エポキシ、親水性ヒュームドシリカ、及びオルガノシランからなる群から選択される１つ又は複数のドーパントとポリリン酸との反応によって形成されるドープポリリン酸とエチレンアミンとの反応を介して形成され、ドーパントは、ポリリン酸又は縮合ポリリン酸において相溶性を有し、またドープポリリン酸のエチレンアミンに対する比が、得られる組成物の１０質量％水溶液のｐＨが少なくとも２．７となるように選択される。ドーパントを含有する縮合ポリリン酸を使用する場合、新規組成物はドープ縮合エチレンアミンポリホスフェート（ＥＡＰＰＡ－ＣＤ）となる。水性ドープＥＡＰＰＡ－ＣＤは、分子量も比重も高く、ミストとして噴霧すると飛散が少ないため、炎を直接抑えるのに適した難燃剤でもある。

親水性ヒュームド金属酸化物は、酸化チタン、酸化アルミニウム、及び酸化鉄など他の成分から作製してよい。他の金属酸化物も利用できるようになる可能性がある。親水性ヒュームドシリカが好ましい。ナノコンポジットは１、２、又は３次元の多相固体で、少なくとも１つの次元の大きさが１００ｎｍ未満である。剥離有機粘土は、１次元のみが厚さ１００ｎｍ未満である１次元板状の粘土からなるものとして、最良の例と考えられる。好ましいドーパントＤは親水性ヒュームドシリカ（ＦＳ）であり、これらの化合物はＥＡＰＰＡ－ＦＳ及びＥＡＰＰＡ－ＣＦＳと表される。ＥＡＰＰＡ及びＥＡＰＰＡ－Ｃの水溶液にＦＳを添加することによってＥＡＰＰＡ－ＦＳ及びＥＡＰＰＡ－ＣＦＳを作製することも可能だが、この方法は好ましくない。本明細書の全ての実施例で、エチレンアミンはＤＥＴＡ、つまりジエチレントリアミンであるものとする。

ゲルは半固体で、軟弱から強固まで様々な性質を持っていてよい。ゲルは実質的に希釈架橋系と定義され、定常状態では流動を示さない。質量によって、ゲルは大部分が液体でも、液体中の３次元架橋ネットワークのために固体のように挙動する。ゲルに構造（硬さ）を与え、粘着力（くっつき）をもたらすのが、流体中の架橋である。このように、ゲルは固体媒体中に液体の分子が分散したものである。ＰＣＴ／１９／０３４０７７号には、組成物ＤＥＴＡＰＰＡ－ＣＦＳ（親水性ヒュームドシリカでドープした縮合ジエチレントリアミンポリホスフェート）を１：１の質量比で水に溶解するとゲルが形成されたことが開示されている。３週間足らずで、暗赤色の透明なゲルが形成された。同じ比率でＤＥＴＡＰＰＡ－Ｃを水に溶解するとゲルは形成されないことから、ＦＳが不可欠であることがわかる。これらの結果は、本来の反応と一致するＥＡＰＰＡの特性の変化における親水性ヒュームドシリカの役割を示している。親水性ヒュームドシリカを分離してＥＡＰＰＡ－Ｃを得る方法はわかっていない。ヒュームドシリカでＤＥＴＡＰＰＡ－ＣＦＳの成分を互いに反応させ、つまり我々の目的のために粘着性を持たせ、それによりそのような水溶液が接触する材料や燃料に容易に付着し、表面から滴り落ちにくくする。親水性ヒュームドシリカを含むＥＡＰＰＡ及びＥＡＰＰＡ－Ｃの水溶液は、粘着性がはるかに高く、消火、即ち火災を封じ込める効果が高いという特性の有用性は、ＰＣＴ／１９／０３４０７７号では評価されていない。ヒュームドシリカは粘度を高める増粘剤でもあり、これは消火にも有用である。

任意の方法で作製される、ＥＡＰＰＡ、ＥＡＰＰＡ－Ｄ、ＥＡＰＰＡ－Ｃ、ＥＡＰＰＡ－ＣＤ、及び溶液に直接添加されるヒュームドシリカを追加的に含むこれらの組成物は、ミスト状又は泡状の水溶液が形成できる限りにおいてクレームされる。将来的により複雑で、より効率的な合成によって、ミスト状又は泡状の溶液を作製できる可能性がある。例えば、ＰＰＡ及びＤＥＴＡの水溶液を、反応を抑制できるチャンバーに噴霧して、連続的に放出させる可能性がある。不均質さがあっても、噴霧用の最終タンクで解消される。様々なｐＨ値が許容される。
本明細書の文脈で使用する被膜の膨張とは、加熱又は炎にさらされた際の膨らみであり、それにより火災時に下の材料を保護する。耐火塗料は通常、ポリリン酸アンモニウム、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、メラミン、及び酢酸ビニルコポリマーなどの結合剤を含む。熱や炎にさらされると、被膜は軽く炭化するか、又は３つの主成分の化学反応により、微小な多孔質炭素発泡体になる。エチレンアミンポリホスフェートに特有の特徴は、メラミン又はペンタエリスリトールを必要とせずに、熱や炎によって化合物が膨張することである。この性質は自己膨張と呼ばれる。
関連する背景として、木に雷が落ちると、内部の水分が瞬時に水蒸気に変わり爆発することがある。森林火災でも木の爆発が起こり、音が鳴る。薪ストーブで生木が燃えている時にもパチパチという音が聞こえる。水蒸気と樹液の圧力によって生木が破裂するのだ。森林火災では、特に幹が枯れたり腐ったりしている木でこうしたことが起こる。消火液の液滴は、高温の火炎プラズマの中で爆発するのに加え、プラズマを構成するイオンやラジカルと反応して、火が燃え続けるエネルギーを奪うと考えられる。

ミストとは、水分が空気中で微粒子となって漂っている状態、又は微小な水滴となってゆっくりと落下している状態を指す。蒸気が単一の気相分子で構成されているのに対し、ミストの液滴は液相であり、数千から数百万の分子を含んでいる。一般的なミストの例に、スプレー缶、雲、霧などがあり、この場合、ミストの液滴は非常に小さい。平均直径は通常わずか１０～１５ミクロン（１ミクロン＝１／１０００ｍｍ）だが、どの雲でも個々の液滴の大きさは直径１～１００ミクロンと非常に幅がある。かすみ、もや、霧、スモッグは、地表近くの空気の透明性を奪う大気の状態を示す。スチームは、加熱された水が変換して、空気中で微小な水滴の白いミストを形成している蒸気である。
ミストは、本明細書では、消火液の小さな液滴の雲と定義される。ミストは小さな液滴で形成され、液滴の大きさや密度に応じて視界が悪くなることを除けば、あまり明確な表現ではない。液滴の大きさはミクロンで測定される。１ミクロンは１／１０００ｍｍ（１μｍ）又は約１／６３，５００ｃｍ（約１／２５，０００インチ）である。参考までに、ヒトの髪の毛の太さが約１００ミクロンである。１５０ミクロンより小さな噴霧液滴は飛散しやすい。２７，５７９ｋＰａ（４０００ＰＳＩ）などの高圧により、軽度の飛散問題は克服できる。

任意の種類の火災の炎に直接適用して効果を上げるには、ＥＡＰＰＡ溶液のミストを形成する必要があることがわかる。ミスト中の液滴の直径も極めて重要である。体積中位径（ＶＭＤ）は液滴サイズの中間点（中央値）を指し、噴霧量の半分が中央値より小さな液滴、半分が大きな液滴である。液滴が大きいと、噴霧の効果ははるかに低くなる。液滴サイズが小さくなると、消火効率は急激に向上する。
農業では、ミスト状の水溶液を噴霧する機器がある。ミスト中の液滴サイズはＶＭＤで定義される。極めて微細な液滴は記号ＸＦで表し、液滴サイズは６０ミクロン未満である。非常に微細な液滴はＶＦで、液滴サイズは６０～１４５ミクロンである。微細な液滴はＦで、液滴サイズは１４５～２２５ミクロンである。中程度の液滴はＭで、液滴サイズは２２６～３２５ミクロンである。粗大な液滴はＣで、液滴サイズは３２６～４００ミクロンである。非常に粗大な液滴はＶＣで、液滴サイズは４０１～５００ミクロンである。ＥＣは極めて粗く、液滴サイズは５０１～６５０である。超粗大な液滴はＵＣで、液滴サイズは６５０ミクロンより大きい。これらは農業用噴霧で採用されている粒子径の範囲であり、２７６～６８９ｋＰａ（４０～１００ＰＳＩ）で噴霧が行われる。スプレーチップノズルは、多様な液滴サイズが可能なように設計されている。液滴サイズは、水を噴霧するとして定義されている。
我々の目的のために、圧力によって小さな孔を有するノズルを通して放出されるときに形成される消火液のミストをについて、１５００ミクロン以下の液滴サイズがクレームされる。ノズルは、様々な形状及び液滴サイズのミストを発生させることができる。大型ホースを用いた液体の連続流の使用や航空機からの液体投下は対象外とする。農業では、土壌や植物に散布する化学物質に最適な液滴サイズを得るために、飛散、植物の範囲、植物の葉までの貫通性、散布装置を慎重に検討して適切なノズルを選択する。

ミストを噴霧することの価値は、ＤＥＴＡＰＰＡ溶液を塗料噴霧器で噴霧したときに初めて理解された。塗装噴霧で幅広く使用されるエアレススプレーガンは、１３，７９０～２０，６８４ｋＰａ（２０００～３０００ＰＳＩ）の圧力で、液滴サイズが７０～１３０ミクロン（０．０７～０．１３ｍｍ（３～５ミル））の扇形ミストを形成する。扇形のミストは均等な被覆や重なりをもたらす。
小規模の雑木林火災では火災の数フィート以内に近づくことができるため、微細なミストの噴霧が選択される可能性がある。風による飛散や雑木の貫通は問題とならない。林冠火災では、風による飛散のために目標を外さないよう、林冠上空から距離を置いて、航空機から軽い霧雨のような液滴を散布する必要があり得る。林冠を貫通して地上の燃料に散布することが望ましい状況もあり、その場合は粗大な噴霧が必要となる。森林火災では、木内部の水分が高温になり、木が破裂することが知られている。このような炎に粗大な液滴を投下すると、分解して微細なミスト滴になり、ＥＡＰＰＡ溶液の効果が高まると期待される。そのため、火災の規模や風の状態に応じて、微細から超粗大まで様々な粒径のミストの散布が可能であり得る。
大規模な燃料タンク火災では、熱が極めて高く、手段が限られる場合がある。大きな液滴は火炎プラズマと接触すると基本的に破裂し、また安全な距離から放出できるため、粗大な液滴サイズが最善の手段である可能性がある。粗大な液滴も、ごく一般的な用語としてのミストの範疇に入る。粗大な粒径は、火災の前方及び火災の周囲にある燃料や材料に使用される可能性がある。最も効率的な微細な液滴サイズのミストを用いるのが理想的だが、実用上の考慮から、大きな液滴サイズを使用せざるを得ないこともある。単一の流れではなく、範囲を覆うパターンを噴霧することが重要である。大規模なタンク火災では、ロボットアームを用いて、ブーム（ｂｏｏｎ）構成のミストノズルを適用することができる。

本発明のミストは、ＥＡＰＰＡ、ＥＡＰＰＡ－Ｄ、ＥＡＰＰＡ－Ｃ、ＥＡＰＰＡ－ＣＤの水溶液、及び溶液に直接添加されるヒュームドシリカ（ＦＳ）を追加的に含むこれらの組成物からなる。ペンタエリスリトール又はジペンタエリスリトールを追加的に含み得るリン酸アンモニウム、エチレンアミン硫酸塩、又はポリリン酸アンモニウムの水溶液（ａｑｕｅｏｕｓ ｓｕｃｔｉｏｎｓ）から形成されるミストはあまり望ましくない。エチレンアミン硫酸塩は、多くの熱が放出されるため、密閉反応器合成を用いてＥＡＰＰＡを作製した後に、エチレンアミンと硫酸を反応させることで作製できる。
ＤＥＴＡ及びＦＳをドーパントとして作製したＥＡＰＰＡ、ＥＡＰＰＡ－Ｃ、ＥＡＰＰＡ－Ｄ、及びＥＡＰＰＡ－ＣＤの水溶液をＰＮＳと呼ぶ。ＰＮＳの全ての実施例は、ＰＰＡグレード１１５％を用いてＤＥＴＡと反応させて作製した。純粋な生成物は、ほぼ全てのミスト実施例で、水で希釈して４０～５０質量％溶液とした。ＰＰＡを水で希釈し、次いでＥＡを添加して水性のＥＡＰＰＡ又はＥＡＰＰＡ－Ｄを形成することも可能だが、この方法は好ましくない。水による分解で、特に温度に伴って分子量が低下するため、溶液は分子量が低く自由水が存在しないポリマーとなる。実施例で報告される溶液は、ＰＰＡ１１５％とＤＥＴＡで作製されたＰＮＳを希釈して作られる。そのような実施例は、そのグレードに匹敵するＰＰＡを使用することで直接作製できた。固体ならコスト、保管、輸送の問題が最小限に抑えられるため、我々はこの高分子量法を用いている。固体は、必要な時にＰＮＳ溶液に変換する。

組成物は通常、％単位で考察及び開示される。これは常に組成物の質量％であり、特に指示のない限り、決して体積％ではない。
ミスト状のポリリン酸アンモニウム及びリン酸アンモニウム水溶液は、炎又は強烈な熱に曝露されても膨張しないため、ＰＮＳよりも好ましくない。ポリリン酸アンモニウムの膨張は、メラミン、ペンタエリスリトール、又はジペンタエリスリトールを添加すると向上する可能性がある。エチレンアミン硫酸塩は、ＥＡＰＰＡには存在しない毒性問題があるため好ましくない。
実験室規模での硫酸エチレンジアンモニウム（ＥＤＳ）の合成については公表されている。エチレンジアミンと硫酸の反応は高い発熱を伴うため、常に氷で冷却しながらゆっくり実施する必要がある。難燃剤として適用するための代替的な手段は、最初に所望の濃度の水溶液を選択することである。水で希釈した硫酸を添加し、次いでエチレンアミンにＥＤＡ又はＤＥＴＡを添加することが好ましい。水の量は、最終生成物が所望の水溶液濃度になるように選択する。反応により多くの熱が放出されるため、反応は密閉反応器で行う必要がある。水溶液は微細なミストとして噴霧し、消火器として使用することができる。水溶液はＥＡＰＰＡ溶液に添加して、界面活性剤として利用できる。エチレンジアミン硫酸塩は急性毒性があると分類されているため、効果が高いとしても好ましくない。

ラジカルは不対電子を持つ化学種である。一般に、ラジカルは反応性が高く、新しい結合の形成も非常に早い。ラジカルは電気的に中性であるか、又は正電荷（ラジカルカチオン）若しくは負電荷（ラジカルアニオン）を持ち得る。イオンは電荷を帯びており、即ち電子と陽子の数が一致していない。電子は負の電荷を持ち、陽子は正の電荷を持つ。イオンは反対電荷を得て中性になろうとする。
燃焼反応のある時点（発火点と呼ばれる）で炎が発生する。炎は火の可視部分である。十分に高温であれば、ガスが電離してプラズマが発生し得る。炎（ｆｌａｍｅ）（ラテン語のｆｌａｍｍａに由来）は火のガス状の可視部分である。炎は、希薄な領域で起こる高発熱反応によって生じる。非常に高温の炎は、電離したガス成分の密度が非常に高く、プラズマとみなされる。炎の温度が高いため、気化した燃料分子が分解され、様々な不完全燃焼生成物やフリーラジカルが形成され、これらの生成物が互いに反応する。炎に十分なエネルギーがあると、メチリジンラジカル（ＣＨ）や二原子炭素（Ｃ₂）などの過渡反応中間体の一部の電子が励起され、これらの物質が余剰エネルギーを放出するため可視光が放射される。炎の燃焼温度が上昇すると（未燃炭素などの物質の小粒子が炎に含まれている場合）、炎から発せられる電磁放射線の平均エネルギーも上昇する。炎中で生じる化学反応動態は非常に複雑で、通常、多数の化学反応と中間種（大部分がラジカル）が関与している。火は化学連鎖反応の一例である。燃えているロウソクなどの火は、化学連鎖反応の一例である。

ＰＮＳミストも、イオンやラジカルを形成し、反応の一部をなすこのような経過をたどっている。ＰＮＳはあらゆるクラスの火災に適用できる。クラスＡ：木材、紙、又は繊維などの固形物の火災。クラスＢ：ガソリン、ディーゼル油などの可燃性液体の火災。クラスＣ：ガスの火災。クラスＤ：金属の火災。クラスＥ：通電中の電気機器の火災。クラスＫ：調理設備での植物油、動物油、又は脂肪の火災。ＰＮＳ溶液は、ごく少量しか使用されず、電気的な危険が生じる可能性が低いにもかかわらず、絶縁しないため、電気火災に適用できないと主張される可能性がある。
燃料の燃焼点とは、その燃料の蒸気が標準寸法の裸火によって着火した後、少なくとも５秒間燃焼し続ける最低温度である。それより低い温度である引火点では、物質は短時間発火するが、火を維持できるほどの蒸気が生じない可能性がある。引火点は、所定の液体で火災の危険が存在する最低温度であるため、火災調査や防火において重要な概念である。ガソリンの引火点は約－４２．８℃（華氏約－４５度）、ディーゼル油は５２．２～９６．１℃（華氏１２６～２０５度）、ヘプタンは－３．９℃（華氏２５度）である。従って、ガソリン火災はディーゼル火災よりもはるかに危険である。
蒸気圧は液体の蒸発によって生じる圧力である。蒸気圧に影響を及ぼす３つの共通因子は、表面積、分子間力、及び温度である。分子の蒸気圧は温度によって異なる。ガソリンの蒸気圧の最も一般的な測定単位はリード蒸気圧（ＲＶＰ）である。これはＰＳＩ（ポンド毎平方インチ）又はｋＰａ（キロパスカル）で表され、液体が３７．８℃（華氏１００度）で蒸発しないために必要な圧力である。ガソリンのＲＶＰは５４～１１０ｋＰａ（７．８～１６ＰＳＩで、大量の蒸気が形成される。ディーゼル油のＲＶＰは０．２～０．７ｋＰａ（０．０３～０．１ＰＳＩ）とはるかに低く、蒸気は殆ど生じない。ヘプタンのＲＶＰは、水とほぼ同じ約６．９ｋＰａ（約１ＰＳＩ）で、蒸気は中程度である。ジェット燃料のＲＶＰは約１．４ｋＰａ（約０．２１ＰＳＩ）で、蒸気は殆ど生じない。このように、ガソリンはかなりの低温でも発火しやすいため、ディーゼル油やジェット燃料と比べて非常に発火しやすい。引火点及びリード蒸気圧から、ＥＡＰＰＡ技術でガソリン火災を消火できることは非常に重要である。

米国特許第１０５０１６０２号明細書では、ＥＡＰＰＡ溶液を火災に適用する方法として噴霧が言及されている。この方法は、クラスＡ火災の前方の燃料又は木に噴霧して火災の燃料を奪うものである。クラスＡ火災の炎に直接噴霧すること、又は特殊な技術でミストを噴霧することは言及されていない。本発明の方法は、微細なミストを炎に噴霧して直接対処するものである。一般的な消火器では、消火液を流す。ガソリンなどの可燃性液体は再着火するため、特に消火が困難である。液流ではカバーできる範囲が狭すぎる。
トレイに入ったディーゼル燃料はプロパンバーナーで着火させるのに数分かかるのに対し、ガソリンはバーナーが近づくとすぐに着火する。同じトレイに入れたキャノーラ食用油は、プロパンバーナーを使って５分経っても着火しなかった。消火器でガソリン火災を消火する可能性は低いものの、ディーゼル燃料やヘプタンで消火器の試験を行い、クラスＢ燃料用とされることが多い。最も一般的な消火器はＡ１０ＢＣである。この消火器は、０．９ｍ²（１０平方フィート）の任意の可燃性液体火災を消火するとされている。ガソリン火災は非常に高温であるため、防護服を着用しない限り火元に近づいて噴霧することはできないが、住民が火災時にこうした防護服を入手できることはまずない。ＰＮＳ溶液のミストを噴霧することにより、速やかに炎が消え、試験者が直接火元に行き、防護服や遮熱具なしで消火できることが示される。

消火器は、ジェット状の水、泡、ガスなどの物質を放出して消火する携帯装置である。より具体的には、消火器は、放出して消火することができる薬剤が封入された手持ち式の円筒形の圧力容器からなる。円筒形でない圧力容器を用いて製造される消火器も存在するが、一般的ではない。消火器には主に蓄圧式とカートリッジ作動式の２種類ある。蓄圧式消火器では、加圧ガスが消火剤と同じ容器に封入されている。使用する薬剤によって異なる高圧ガスが使用される。粉末消火設備では、通常、窒素が使用され、水消火器及び泡消火器では、通常、空気が用いられる。最も一般的な種類は、６８９ｋＰａ（１００ＰＳＩ）で作動する蓄圧式消火器である。カートリッジ作動式消火器は、加圧ガスが別個のカートリッジに封入されており、放出前にカートリッジに穴を開け、高圧ガスを消火剤に触れさせる。二酸化炭素消火器は４，８２６ｋＰａ（７００ＰＳＩ）より高い圧力で作動し、全クラスの火災にＰＮＳを噴霧するのに適しているとみられる。これらの消火器の中には、１３，７９０ｋＰａ（２０００ＰＳＩ）より高い圧力で作動できるものもある。噴霧は極めて一般的な用語であり、一般的な園芸用ホースで水を噴霧し、ミストを生じずに連続的に噴霧することを含む。

エアレススプレーは、圧縮空気を用いずに、流体を霧化又は小さな液滴に分解する。エアレス方式では、流体は高圧下でスプレーチップを通して押し出される。チップの大きさと圧力によって材料の流量が決定する。扇形のパターンもチップで形成する。エアレススプレーでは、高圧の液体が高速で流れることで、流体の粘度（流動に対する抵抗）と表面張力（液体の表面を引きつけ合う力）に打ち勝って微細な飛沫を形成するのに必要なエネルギーが生じる。スプレーガンによる噴霧は、高圧をかけて小さなノズル（スプレーチップ）を通して流体を押し出すと説明できる。流体は固体流（シート）として高速で出てくる。固体流は空気とぶつかると崩壊する。この崩壊によって、流体は最初にばらばらになり、最終的に非常に小さな液滴となって、噴霧パターンを形成する。
これに対し、エアレススプレー方式では、塗料の流体流に圧縮空気を注入し、霧化して小さな液滴にする。
一流体又は油圧スプレーノズルは、液体の運動エネルギーを利用して、液体を液滴に分解する。この最も広く利用されているスプレーノズルは、他の殆どの種類よりも表面積を広げるエネルギー効率が良い。流体圧が高くなると、ノズルを通る流量が増え、液滴サイズが小さくなる。所望の噴霧特性に応じて、様々な構成の一流体ノズルが用いられる。

ノズルは液体を液滴に分解し、噴霧パターンを形成して適切な方向に推し進める。最も一般的なノズルに、フラット、フラッド、空気混入型、レインドロップ、中空円錐、充円錐などがある。フラットファンノズルは、除草剤を扇形に広げるブロードキャスト散布に広く用いられており、本明細書でも使用する。本発明で使用する標準的なフラットファン、均等フラットファン、低圧フラットファン、拡張フラットファン、ツインオリフィスなど多くの特殊型がある。
ノズルの種類は数十種類、大きさや材質は数百種類に及ぶ。最も単純な一流体ノズルはプレーンオリフィスノズルである。このノズルは、殆ど霧化はしないが、液体の流れを導く。圧力損失が２５ｂａｒ（２，５００ｋＰａ、３６３ＰＳＩ）以上と高い場合、ディーゼルインジェクターのように材料が細かく霧化されることが多い。圧力が低い場合、この種のノズルは、固定位置の複合スプレーノズル又は回転ノズルとして、タンク洗浄に使用されることが多い。圧力が高いと液滴サイズが小さくなる。ノズルが小さい場合も液滴は小さくなる。我々の技術は、微細な液滴サイズのミストに依存する。水の噴霧では、圧力が４倍になると流量が２倍になる。最も一般的なスプレーノズルは、フラットファン、中空円錐、充円錐、及び流動ノズルである。
フラットスプレーノズルの成形オリフィスは、入口が半球型、出口がＶ字型ノッチになっているため、流れがＶ字型ノッチの軸上に広がる。このノズルは、扇形噴霧のフラットチップスプレーノズルと呼ばれる。フラットファンの噴霧パターンは、スプレー塗装や農業用散布など、多くの噴霧用途に有用である。この種の技術は、消火では用いられていない。液滴が非常に小さいため、ノズルから離れると速度が大幅に低下する。また、小さな液滴はすぐに乾燥し、水分の役割が失われる。噴霧する液体の密度が高くなると、噴霧角度が小さくなるが、これは消火液の噴霧にとって重要である。

大半の会社が、４又は５桁の数字でフラットファンノズルを識別している。最初の数字が噴霧角度、それ以外の数字は定格圧力での水の噴霧流量を意味する。例えば、８００５は噴霧角度が８０度で、２７６ｋＰａ（４０ＰＳＩ）の定格圧力で、散布量が１．９Ｌ／分（０．５ガロン／分（ＧＰＭ））となる。本明細書で使用する８００３は、水では８０度、２７６ｋＰａ（４０ＰＳＩ）で１．１Ｌ／分（０．３ＧＰＭ）である。ただし、噴霧量は圧力や液体によって異なる。８００３フラットスプレーチップは、６８９ｋＰａ（１００ＰＳＩ）で水が封入された消火器タンクから伸びるボースに接続されていた。噴霧量は、６８９ｋＰａ（１００ＰＳＩ）では８００３で１９３１ｍＬ／分（０．５１ＧＰＭ）、８００６で３．７Ｌ／分（０．９７ＧＰＭ）と、２７６ｋＰａ（４０ＰＳＩ）の製造者データより大幅に多かった。２７，５７９ｋＰａ（４０００ＰＳＩ）で作動する高圧洗浄機で使用する場合、８００３と８００６の両方のスプレーチップで、水の噴霧量は８７０６ｍＬ／分（２．３ＧＰＭ）となる。Ｙ字管を用いてスプレーチップを２個にしても噴霧量は同じである。水の噴霧で、２７，５７９ｋＰａ（４０００ＰＳＩ）の高圧洗浄機でフラットチップの噴霧量が同じになるのは予想外であった。
２７，５７９ｋＰａ（４０００ＰＳＩ）の高圧洗浄機で８００３ノズルを用いた、高分子の５０％濃度溶液ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳの噴霧では、噴霧された液体の量は１１．７Ｌ／分（約３．１ＧＰＭ）であった。つまり、ヒュームドシリカによってＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳの粘度が、水の噴霧よりも低い値まで下がったとみられる。

ノズルの種類が多いのと同じように、噴霧器の種類も多い。特に従来の農業で最も一般的な農薬散布形態の１つが、機械式噴霧器の使用である。油圧噴霧器は、タンク、ポンプ、ランス（シングルノズル用）、又はブーム、及び１つ又は複数のノズルで構成されている。噴霧器は、大抵は水（又は肥料などの液体化学担体）と化学物質の混合液を含む農薬製剤を液滴に変換する。液滴は大きな雨滴形又は殆ど目に見えない小さな粒子であってよい。この変換は、圧力をかけて噴霧混合液をスプレーノズルを通して押し出すことで行われる。液滴の大きさは、様々な大きさのノズルを用いて、又は押し出す圧力を変えて、又はその両方を組み合わせて変化させることができる。大きな液滴は飛散しにくいという利点があるが、散布面積単位当たりに必要な水が多くなる。小さな液滴は、静電気により、対象有機体との接触を最大限にできるが、風況が非常に静穏である必要がある。

油圧噴霧器と少量噴霧器を区別する方法の１つが液滴サイズである。油圧噴霧器では、大部分の液滴が直径２００～４００ミクロン（ヒトの髪の毛の太さが約１００ミクロン）の噴霧が生成される。少量噴霧器では、ミスト（５０～１００ミクロン）又は霧（０．０５～５０ミクロン）が生成される。霧吹きやアプリケーターによる小さな液滴は、より均一に噴霧でき、虫や病気と接触する可能性が高くなる。油圧噴霧器とは異なり、葉の上では個々の液滴が見えにくいため、通常、噴霧材料は散布すると「きらきら光る」。霧はミストよりも細かい。散布の精度と効率を高める方法の１つは、散布を通して最適な液滴サイズを用いることである。パルス幅変調（ＰＷＭ）噴霧器（Ｃａｐｓｔａｎ ＰｉｎＰｏｉｎｔ（登録商標）、Ｃａｓｅ ＩＨ ＡＩＭ Ｃｏｍｍａｎｄ（登録商標）、Ｊｏｈｎ Ｄｅｅｒｅ ＥｘａｃｔＡｐｐｌｙ（登録商標）、ＴｅｅＪｅｔ Ｄｙｎａｊｅｔ（登録商標）、及びＲａｖｅｎ Ｈａｗｋｅｙｅ（登録商標））は、電子的に作動するソレノイド弁をパルス駆動して、流動を可変的に制御できる。ＰＷＭ噴霧器は、幅広い噴霧速度範囲にわたって流量を維持し、個々のノズル制御と流動転換補正で重複を最小限にすることができる。更に、非空気混入型ノズルを用いると、ソレノイド弁のパルスが液滴サイズに与える影響が極めて小さく、領域全体で最適な液滴サイズを維持することが可能となる。
液滴径の変化がわずかであっても、液滴質量に大きな差が生じる。液滴径が１５０ミクロンから約１９０ミクロンに拡大すると、液滴質量は２倍になる。液滴径が１５０ミクロンから約２４０ミクロンに拡大すると、質量は４倍になる。液滴径が２倍の３００ミクロンになると、質量は８倍に増加する。液滴は重いほど早く落下し、空気の動きの影響を受けにくくなる。

エアレス噴霧器は、塗料に最大２０，６８４ｋＰａ（３，０００ＰＳＩ）の非常に高い圧力かけてホースを通し、スプレーガンチップの小さな孔から押し出す。チップは、塗料を小さな液滴に均等に分解し、扇形の噴霧パターンにする。このような機器を用いることで、０．０９ｍ²（１平方フィート）のガソリン火災にうまく消火できる。容量は０．７ｍ²（８平方フィート）以上のガソリン火災には少なすぎる。
ＨＶＬＰ（「大容量低圧」を意味する）では、空気圧縮機から押し出した空気又はタービンで塗料を霧化する。エアレス噴霧器では、ピストンで材料に圧力をかけ、ＨＶＬＰノズルにあるよりも小さなオリフィスから噴霧する。ただし、エアレス噴霧器の方が強力でもある。空気圧を利用したスプレーガンで対象物に塗料を塗布する場合は、この手順となる。エアガンは、ノズル、塗料容器、空気圧縮機を備えている。引き金を引くと、塗料が圧縮空気流と混ざり、微細な飛沫となって放出される。
エアレススプレーでは、高圧の液体が高速で流れることで、流体の粘度（流動に対する抵抗）と表面張力（液体の表面を引きつけ合う力）に打ち勝って微細な飛沫を形成するのに必要なエネルギーが生じる。スプレーガンによる噴霧は、高圧をかけて小さなノズル（スプレーチップ）を通して流体を押し出すと説明できる。流体は固体流（シート）として高速で出てくる。固体流は空気とぶつかると崩壊する。この崩壊によって、流体は最初にばらばらになり、最終的に非常に小さな液滴となって、噴霧パターンを形成する。ＥＡＰＰＡ溶液の表面張力は、特に高分子量型では水よりもはるかに大きい。
エアレスポンプで流体圧を与えると、エアスプレーガンよりもはるかに重い材料を噴霧することが可能となる。圧縮空気は、従来の標準的なスプレーガンと同様のエアノズル（エアキャップとも呼ばれる）を介してスプレーに導入される。圧縮空気を加えると、霧化の細かさが向上する。また、純粋なエアレススプレーガンとは異なり、ＡＡガンは扇形からラウンド形まで噴霧をある程度制御できる。一部の電動エアレス噴霧器（Ｗａｇｎｅｒ、Ｇｒａｃｏ）には圧縮機が装備されており、携帯性を重視する場合にエアアシストエアレスガンを使用することが可能である。
エアレススプレーガンは、一般に２，１００～５１，７００ｋＰａ（３００～７，５００ＰＳＩ）の圧力を用いる高圧ポンプに接続して作動させることで塗料を霧化し、様々な大きさのチップを使用して所望の霧化及び噴霧パターンの大きさを実現する。この種の方式は、塗装業者が、重工業、化学、船舶向けの被膜やライニングを塗装する際に用いられる。

油圧噴霧器は、タンク、ポンプ、ランス（シングルノズル用）、又はブーム、及び１つ又は複数のノズルで構成されている。噴霧器は、大抵は水（又は肥料などの別の液体化学担体）と化学物質の混合液を含む農薬製剤を液滴に変換する。液滴は大きな雨滴形又は殆ど目に見えない小さな粒子であってよい。この変換は、圧力をかけて噴霧混合液をスプレーノズルを通して押し出すことで行われる。液滴の大きさは、様々な大きさのノズルを用いて、又は押し出す圧力を変えて、又はその両方を組み合わせて変化させることができる。
エアブラスト噴霧器（エアアシスト又はミスト噴霧器とも呼ばれる）は、ブーム噴霧器や空中散布が使えない果樹などの背の高い作物に使用されることが多い。こうした種類の噴霧器は、他の望ましい有機体に望ましくない影響を与えない化学物質を選択するか、又は十分な距離をとることによって過剰噴霧（飛散）の懸念が少ない場合にのみ使用できる。昆虫、雑草の他、作物、人間、及び動物に対する害虫に使用できる。エアブラスト噴霧器は、高速で移動する空気流に少量の液体を導入することによって、大きな液滴を小さな粒子に分解する。
最も小さい液滴を生成する噴霧器はフォガーと呼ばれる。フォガーは非常に小さな粒子を生成するが、用いる方法は様々である。ミスト噴霧器が高速の空気流を作り、かなりの距離を飛ばせるのに対し、フォガーはピストンやふいごを用って、農薬が滞留する領域を作り、これは住居や畜舎などの閉鎖された場所に使われることが多い。
従来、農薬は、製剤を大量の水に混ぜ入れ、手持ち式の噴霧器又はトラクターのブームに搭載した油圧アトマイザーを使って散布されている。

極性液体は極性分子を含む液体である。分子が極性を持つには、分子内に双極子モーメントが発生する必要がある。双極子モーメントは、共有結合の原子間の電気陰性度が異なることによって生じる。例えば、酸素は電気陰性度が非常に高く、つまり電子を引き寄せる力が非常に強い。水分子のように酸素と水素が共有結合している場合、酸素は水素の電子を引き付ける。これにより、酸素の周りには電子雲の密度が高い領域が、水素の周りには電子雲の密度が低い領域が生じる。電子雲の分布にこうした偏りがあると、分子内に双極子モーメントが発生する。つまり水分子自体が極性を持つ（ただし、水は優れた極性溶媒ではない。水分子が集まると、互いに水素結合して極性効果が弱まるためである）。
従って、溶媒が極性を持つか否かを識別するには、まず分子を見て、その双極子モーメントの有無を識別すればよい。即ち、分子内の原子が共有結合しており、電子雲の分布に偏りかあるか否かである。極性液体の例に、メタノール、エタノール、及びアンモニアがある。非極性液体は、炭化水素油、トルエン、及びクロロホルムなどである。
ガソリンは水に溶けない。ガソリンは、長鎖炭化水素などの非極性化合物の複合混合液である。水は極性分子である。一般的な溶解度則は「類似したものを溶解する」、つまり極性は極性を、非極性は非極性を溶解する。

高圧洗浄とは、建物、車両、及びコンクリート表面などの表面や物体から、剥がれかけた塗装、カビ、汚れ、ほこり、泥、チューインガム、及び土を、高圧水噴霧を利用して除去することである。動力洗浄機は、非常に高温の高圧水流を用いて、屋外の表面から汚れや物質をはじき飛ばす。機械式高圧洗浄機の容量は、ガロン／分又はＬ／分で表され、多くの場合、ポンプに設計されていて変更できない。圧力は、ポンド／平方インチ（ＰＳＩ）、パスカル（Ｐａ）、又はバール（ｂａｒ）で表され、ポンプに設計されているが、アンローダー弁を調節して変化させることができる。５～２００ＭＰａ（７５０～３０，０００ＰＳＩ）以上の圧力を発生させる機械が入手可能である。一般に高圧洗浄機は、園芸用ホースから常用水を取り込み、ポンプで加圧して高圧にした水を、ホース径と比べて小さな出口オリフィスを有するトリガーガンを通してホースから高速で噴出させる。通常、水は１０，６８７～２０，６８４ｋＰａ（１５５０～３０００ＰＳＩ）で出てくる。高圧洗浄機は主に洗浄に使用され、農業用散布や消火には使用されない。

非常に微細なＰＮＳミストを生成するには、改良型高圧洗浄機（１０，３４２～２７，５７９ｋＰａ（１５００～４０００ＰＳＩ））と細かいミストノズルを用いるのが好ましい方法であることがわかっている。園芸用ホースの代わりに、６８９ｋＰａ（１００ＰＳＩ）の消火器タンク、又は３４５ｋＰａ（５０ＰＳＩ）で加圧したＰＮＳ溶液が封入されたブラダー付き７５．７Ｌ（２０ガロン）タンクを供給源として高圧洗浄機に取り付ける。８０～１００度の扇形ミストを作るために、従来のスプレーチップを農業用散布のスプレーチップに取り換える。農産業では、これらのチップは、２７６ｋＰａ（４０ＰＳＩ）で噴霧される水の量（ＧＰＭ）に準じている。２７６ｋＰａ（４０ＰＳＩ）の圧力で水を角度８０度、流量３７９ｍＬ／分（０．１ＧＰＭ）（８００１）～１，１３６ｍＬ／分（０．３ＧＰＭ）（８００３）で噴霧するスプレーチップを使用する。高圧洗浄機に大型タンクを搭載し、同時に複数のホースを作動させることができる市販のシステムが利用できる。大規模火災では、微細なミストのアタッチメントが付いたホースを複数装備した高圧洗浄機が必要となる。高圧洗浄機構成のＶＭＤは測定していなかったが、水では非常に小さく、ＰＮＳでは、ＰＮＳの方が噴霧が困難なため大きくなると予想される。ＰＮＳは高分子であり、表面張力がはるかに高い。ＰＮＳの微細なミストを生成するには、水よりも高い圧力が必要となる。塗料噴霧器でＰＮＳ溶液を噴霧すると、微細なミストが得られるが、流入ホースが０．６ｃｍ（１／４インチ）であるため量が少ない。高圧洗浄機では、流入ホースの直径が大きければ、大量の噴霧と微細なミストを得ることができる。

消防車は、通常、６．４ｃｍ（２．５インチ）ホースと非常に強力なポンプを用いて、遠距離に水を放射する。ＰＮＳ溶液が入った給水車にポンプの流入口を接続し、１本又は複数本のホースを備えた６．４ｃｍ（２．５インチ）の流出口にミストスプレーチップを装着すると、消防車は微細なミストを発生させることができる高圧洗浄機になる。従って、本発明で使用する高圧洗浄機は、ＰＮＳミストを噴霧するＰＮＳ溶液用流入ホースで高圧を発生させることができる液体ポンプのごく一般的な用語である。ホースが複数であれば、微細なミストの総量と圧力が大きくなる可能性がある。微細なミストは遠距離まで飛ばない。長い管（２．４～６．０ｍ（８～２０フィート）まで延長）を容易に取り付け、ミストが届く距離を延長することができる。管はアルミニウム合金製であるため軽量で、非常に長くすることが可能である。大規模火災では、共通のタンクで各作業者が高圧洗浄機を用いるのが最も安価に済む可能性がある。共通のタンクを含むシステムは、チェリーピッカー機能付きのトラックに容易に搭載できる。チェリーピッカーとは、人を乗せて上下できるカゴが先端に付いた油圧クレーンである。ブームリフト、マンリフト、バスケットクレーン、又はハイドララダー（ｈｙｄｒａ ｌａｄｄｅｒ）とも呼ばれる。大型車両（トラック）の荷台に搭載されることが多いが、平台やパネルバンにも搭載できる。消防車がすでに利用できるなら、従来の消防車にチェリーピッカーを取り付け、微細なミストの噴霧用に改造することもあり得る。ＡＴＶ（全地形対応車）に備え付けられる噴霧システムもある。複数のノズルを備えたブームを管に取り付けることも可能である。

ＰＮＳ溶液でクラスＡ及びＢ火災を直接消火できることを実験により示す。
ＰＮＳは、米国特許第１０５０１６０２号明細書の請求項１に従って、ＰＰＡ１１５％を用いて作製した。９６００ｇのＰＰＡ１１５％を２１０℃（華氏４１０度）の反応器に添加し、次いで４８００ｇのＤＥＴＡを添加、混合して、放出物も廃棄物もなくＰＮＳ（ＤＥＴＡＰＰＡ）を形成するという方法である。別の方法として、４８０ｇの親水性ヒュームドシリカ（Ａｅｒｏｓｉｌ２００）と９６００ｇのＰＰＡ１１５％を一緒に２１０℃（華氏４１０度）の反応器に添加して混合した。次いで、４８００ｇのＤＥＴＡを添加、混合して、放出物も廃棄物もなくＰＮＳ（ＤＥＴＡＰＡ－ＦＳ）を形成した。任意の方法で作製されたＥＡＰＰＡが本発明の一部となる。水を添加し、４５質量％のＰＮＳ溶液を作製した。以下の実験の多くで、濃度４０～５０％の溶液を用いる。まず、溶液を炎に直接散布するのにＧｒａｃｏ塗料噴霧器ＰＲＯ ＬＴＳ１７０を用い、最大圧力２０，６８４ｋＰａ（３０００ＰＳＩ）で操作して、非常に微細なミスト、即ち霧を得た。ＰＮＳ溶液の噴霧量は９４６ｍＬ／分（０．２５ガロン／分）未満であり、噴射距離は最大で０．９～１．２ｍ（３～４フィート）程度である。圧力２０，６８４ｋＰａ（３０００ＰＳＩ）での液滴サイズは、水であれば約２０～７０ミクロンとされている。ＰＮＳは水より粘度がはるかに高いため、ＰＮＳでは液滴が大きくなる可能性がある。ガソリン試験に用いたアルミニウムパンは、高さ４．４ｃｍ（１．７５インチ）、幅２５．４ｃｍ（１０インチ）、奥行３５．６ｃｍ（１４インチ）であった。火は蒸気の燃焼により発生する。非極性溶媒であるガソリンは蒸気を放出しやすい。極性溶媒であるアセトンは蒸気を放出しにくい。

対照水噴霧：グレード８７のガソリン２３７ｍＬ（８オンス）をパンに入れた。ガスの厚さは流出量と一致した。ガスに火を点けた。Ｇｒａｃｏ噴霧器はパンから約１．２ｍ（約４フィート）離れたところに配置した。微細な水ミストの噴霧で消火に約５５秒を要した。５５秒間でほぼ全ての燃料が消費され、パンには大量の水が溜まっていた。水ミストは冷却効果があることが知られている。
実験１：グレード８７のガソリン２３７ｍＬ（８オンス）をパンに入れた。ガスの厚さは流出量と一致した。ガスに火を点けた。噴霧器はパンから約１．２ｍ（約４フィート）離れたところに配置した。微細なミストの噴霧で消火に約５～９秒を要した。大部分の燃料がパンに残っていた。ＤＥＴＡＰＡ－ＦＳ溶液のミストを炎に噴霧すると、ほぼすぐに炎が消えた。
実験２：グレード８７のガソリン９４６ｍＬ（３２オンス）をパンに入れた。ガスはかなり厚かった。ガスに火を点けた。噴霧器はパンから１．８ｍ（約６フィート）離れたところに配置した。微細なミストの噴霧を複数回行って消火に約６～１０秒間を要した。大部分の燃料がパンに残っていた。ＤＥＴＡＰＡ－ＦＳ溶液のミストでほぼすぐに炎が消えた。鎮火には更に数秒を要した。パンの中身をクォートジャーに空けると、溶液は炎への噴霧により形成された炭で黒くなっていた。約２０７ｍＬ（約７オンス）の燃料が消費された。ＤＥＴＡＰＰＡ溶液約１１８ｍＬ（約４オンス）がクォートジャーの底に溜まった。ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳのミストが希薄になり、液体ガソリン上のガス蒸気と反応して、ほぼすぐに炭が形成されるため、燃え続けられなくなると思われる。炎が上がっていないため、ガソリンが冷え、火災は速やかに消火された。パンを触ると、とても冷たかった。煙はＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳミストですぐに抑えられた。

ガソリンは黒鉛を上げて燃焼した。黒いのは、煙中の粒子又はガソリン液滴によるものであろう。これらは可燃性が高く、空中に舞い上がり、近くの燃料に広がって延焼する可能性がある。恐らく煙中に取り込まれたＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳのミストが反応して、炭化するのであろう。ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳミストが煙中の蒸気や液滴を消散させ、延焼の危険を減らした可能性が高い。ガソリン火災にミストを噴霧すると、最初に炎が上がり、その後に炎が消える。この時点で、炎のラジカルとイオンの連鎖反応が妨げられていると考えられる。これらの最初の実験が最も驚くべきことであり、これにより、連鎖反応を妨げるという概念が生まれた。

市販の消火器を用いた比較実験
グレード８７のガソリン９４６ｍＬ（３２オンス）をパンに入れた。ガスはかなり厚かった。ガスに火を点けた。Ｋｉｄｄｅ２Ｘ化学消火器（Ｗａｌｍａｒｔより購入）は、使用説明書に従って火に３０秒間散布した。炎が消えたようだったが、噴霧をやめると再着火した。Ｋｉｄｄｅ消火器は空になったが、火は燃え続け、パン付近の地面に延焼していた。塗料噴霧器を使用してＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳで約１５秒かけて消火した。明らかにＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳミストは、使用するＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液が少ないのに、はるかに効果が高い。Ｋｉｄｄｅ消火器は、この程度の小規模な火災に２ｋｇ（４．５ポンド）の薬剤を使用したにもかかわらず消火できなかった。消火器の化学成分は、第一リン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、マイカ、粘土、及び非晶質シリカである。散布後に白色と黄色の粉末が残り、硫黄臭がした。ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液は炎によってほぼ完全に消費され、少量のＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳが残った。パンの底にはガソリンの下に液体が残っていた。

木材実験。ＤＥＴＡＰＰＡの炭化に伴う炎の勢いは、雑木火災で容易に確認できる。非常に乾燥した枝を幅０．６ｍ（２フィート）、高さ０．６ｍ（２フィート）、奥行３．０ｍ（１０フィート）の範囲にランダムに配置し、この列の片側半分に塗料噴霧器のミストを噴霧した。噴霧されていない側の雑木に点火する。火は噴霧で覆われた部分に達するまで急速に進む。噴霧された側の雑木に火が達すると、炎の勢いがはっきり見え、ＤＥＴＡＰＰＡで覆われた雑木が激しく燃焼していくように見える。しかし、勢いのある炎はすぐに収まり、炭で覆われた雑木が残って、火は境界領域で止まる。炭化した噴霧済みの雑木には残火が生じていないか、又は周囲の枝への熱放射がない。炎、つまり化学反応から放出される光が漏れ出るのは見えるが、隣接する燃料は加熱されない。未噴霧で着火した雑木には残火が残り、長時間にわたり熱を発していた。噴霧された雑木に着火した場合、炎の勢いは短時間しか続かず、ほぼ瞬時に鎮まるため、熱が放射されない。この効果は可燃性液体では観察しにくい。

実験３：極性溶媒であるアセトンを用いて、同一の実験を４回実施した。アセトンの燃焼はガソリンとは異なる。ガソリンと比べてアセトンは着火しにくく、すぐに激しく沸騰した。ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳミストは炎を速やかに抑えたが、再着火しないようにするには更に数秒を要した。パンから回収された溶液は、アセトンが約３９６．９ｇ（約１４オンス）及び水溶液が３９６．９ｇ（１４オンス）であった。水溶液中にかなりの炭が認められた。
実験４：標準的なプロパンガスのグリルで、乾燥した木の棒に点火した。かなりの残火が生じ、自燃した。塗料噴霧器を用いてＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳミストを散布すると炎が収まった。残火が鎮まり、着火しなくなるまで約３回噴霧する必要があった。従って、ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液は直接噴霧で木材の火を消すことができるが、再着火しないように残火を鎮める必要がある。ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ液のミストは、水噴霧を用いるよりもはるかに少ない量の液体で、より早く消火できた。

非常に大規模な可燃性液体火災では、ＤＥＴＡＰＰＡ溶液の微細なミストを１．２ｍ（４フィート）より遠くまで飛ばすことが必要となる。
７０質量％のＤＥＴＡＰＰＡと３０質量％の水を含む溶液を静置すると、平衡化して自由水を含まない低分子ＤＥＴＡＰＰＡ溶液になる。例えば、高分子量ＰＰＡ１１５％を水と混合すると、熱を放出して低分子量の液体になる。ＤＥＴＡＰＰＡでも同じことが予想される。従って、７０％溶液は全く自由水を含んでいない。ＰＰＡ１１５％を水で希釈した後にエチレンアミンを添加しても、同じ濃度の溶液が得られる可能性がある。ＰＰＡ１０５％のような低いグレードでも溶液が得られる可能性がある。
電気測定器のプローブ２本をＤＥＴＡＰＰＡ溶液の中に入れた。この溶液は伝導しており、ＤＥＴＡＰＰＡミストが高温の炎の中で容易にイオンを形成するという見解を裏付けている。電気火災では、電気的に活性な水の中で作業しないことが重要である。ＰＮＳ溶液はほぼ使用されていないため、問題とはならないはずである。
これらの実験は、揮発性ガスを含む炎が難燃剤のミストと反応するという見解を裏付けている。反応により木や炭がいくらか燃え、酸素が除去されるというものである。この反応により、火から熱、酸素、及び燃料が急速に失われる。ＤＥＴＡＰＰＡが炎中でイオン及びラジカルと反応するという概念が強化される。

次の実施例は、非常に大規模なガソリン火災をＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳのミストで消火するというものである。非常に大量の熱が発生したため、比較試験としてこれらの火災に近づいて火元に粉末消火器を散布することはできなかった。火元で作業するには重装備の防護服が必要となる。再着火することからも、粉末消火器はガソリン火災に最適とは言えない。通常、泡は高圧噴霧機器で遠くから噴射する。
次の２つの実施例では、微細なミストのフラットチップノズルと６．４ｍ（２１フィート）まで延長できる軽量アルミニウム管とを備えた２７，５７９ｋＰａ（４０００ＰＳＩ）の高圧洗浄機とＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳミストとを用いて、そのような大規模火災を消火する。アルミニウム管の内部には０．６ｃｍ（０．２５インチ）ホースが収容されている。作業者に特別な防護服は必要なかった。管は６．４ｍ（２１フィート）まで延長させても、１人で簡単に取り扱える。微細なミストのノズルは管に垂直に取り付けられているため、管を地面に対し水平にすると、扇形の噴霧パターンが下向きになり、火に打ち当たる（ｐｌｕｎｇｉｎｇ）。まず扇形の噴霧を火災に向け、端部の炎を消して熱を抑える。その後に試験者は、数秒前には熱すぎた距離の火に扇形の噴霧を移動させることができる。最大の炎にまず噴霧し、すぐに側方前後に移動した。

２．６ｍ²（２８．３平方フィート）のガソリン火災の実施例
７．６Ｌ（２ガロン）の濃度４０％のＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液を作製した。約１００ｇのＴｉｄｅ洗濯洗剤（Ｐｒｏｃｔｏｒ ａｎｄ Ｇａｍｂｌｅ製、米国オハイオ州シンシナティ）を７．６Ｌ（２ガロン）のＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液に添加し、完全に混合した。石鹸はガソリンとＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液の間で部分的に相溶することがわかっている。溶液を９．５Ｌ（２．５ガロン）のＡｍｅｒｅｘ（Ｔｒｕｓｓｖｉｌｌｅ、米国アラバマ州）２７２消火器に入れ、６８９ｋＰａ（１００ＰＳＩ）まで加圧した。消火器は、１．２ｍ（４フィート）の園芸用ホースを備えたＳＩＭＰＳＯＮ２７，５７９ｋＰａ（４０００ＰＳＩ）ＧＡＳ高圧洗浄機（９．５ｍｍ（３／８インチ）ホース、長さ１５．２ｍ（５０フィート））に取り付けた。８０度の幅で平らなミストを生成するよう設計された農業用噴霧付属品であるＣＯＵＮＴＹＬＩＮＥの真鍮スプレーチップ均等フラットスプレーＥＳ８０－０３Ｂ（２７６ｋＰａ（４０ＰＳＩ）で１．１Ｌ（０．３ガロン）の水を噴霧）を可変長管に装着した。スプレーチップは、９０度エルボ６．４ｍｍ（１／４インチ）サイズを用いて、ミストが下向きになって火災に直接入るようにシャフトに垂直に取り付けられている。最大２７，５７９ｋＰａ（４０００ＰＳＩ）で作動する高圧洗浄機でフラットスプレーチップを用いて扇形の噴霧ミストを生成する。管は１．２ｍ（４フィート）だけ延長した。管は軽量で、１人で簡単に取り扱うことができた。直径１．８ｍ（６フィート）、高さ約１７．８ｃｍ（約７インチ）の金属タンク（２．６ｍ²（２８．３平方フィート））を用いて燃焼実験を実施した。水７．６Ｌ（２ガロン）とオクタン価８７のガソリン９．５Ｌ（２．５ガロン）をタンクに入れて点火した。黒と濃赤の炎が少なくとも６ｍ上方まで噴出し、大量の熱が発生した。熱が強烈で、数フィート離れて噴霧を開始しなければならなかった。しかし、噴霧を始めると、熱はすぐに収まり、試験者はタンクの近くに歩み寄ることができた。管を使って、高圧洗浄機で生成したミストを炎に直接噴霧、つまり打ち当てた。完全に消火するのに１０秒かかった。ミストを５秒間散布したところで火は基本的に消え、煙もなくなる。局所的な再着火は起こるが、高圧ミストの散布で速やかに消火される。再着火はガソリン火災の特徴であり、このため粉末消火器では消火が難しい。火災の映像から、濃い黒と赤の炎がすぐに白くなった後、２秒足らずで火の向こう側の木が見えるほどに視界が晴れることがわかる。消火に使用した溶液は２Ｌ未満であった。スローモーションでも、燃料がミストと反応するに従って、２秒かからずに、黒い炎からピンク、白へと変化したのち視界が晴れる様子が見て取れる。ミストが細かいほど反応が早く起こり、ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液の使用量が最小になる。火災後に残ったガソリンは炭化して黒くなっており、火災に対する理解が更に深まった。ＤＥＴＡＰＰＡ溶液のミストは、炎中の燃料に対処する仕組みであるため、規模に関係なく、あらゆるクラスの火災に適用できる。２．６ｍ²（２８平方フィート）の大規模な火災で実験すると、効果の仕組みがはるかに明確になる。

４．６ｍ²（５０平方フィート）ガソリン火災の実施例
７．６Ｌ（２ガロン）の濃度５０％のＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液を作製した。約４０ｇのＴｉｄｅ洗濯洗剤を７．６Ｌ（２ガロン）のＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液に添加し、完全に混合した。ガソリンとＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液の間の表面張力を下げるために界面活性剤を代用することが可能である。石鹸はガソリンとＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液の間で部分的に相溶することがわかっている。溶液を９．５Ｌ（２．５ガロン）のＡｍｅｒｅｘ２７２消火器に入れ、６８９ｋＰａ（１００ＰＳＩ）まで加圧した。消火器は、園芸用ホースと、園芸用ホースと圧力タンクをつなぐアタッチメントとを備えたＳＩＭＰＳＯＮ２７，５７９ｋＰａ（４０００ＰＳＩ）ＧＡＳ高圧洗浄機に取り付けた。下向きになって火災に直接入るミストを作るよう特別に設計された農業用噴霧付属品であるＣＯＵＮＴＹＬＩＮＥ真鍮スプレーチップ均等フラットスプレーＥＳ８０－０３Ｂを高圧洗浄機の調節可能な管に装着した。スプレーチップは、９０度エルボ６．４ｍｍ（１／４インチ）サイズを用いて、ミストが下向きになって火災に直接入るようにシャフトに垂直に取り付けられている。最大２７，５７９ｋＰａ（４０００ＰＳＩ）で作動する高圧洗浄機でフラットスプレーチップを用いて噴霧ミストを生成する。次いで、直径２．４ｍ（８フィート）、高さ約１５．２ｃｍ（約６インチ）のタンク（４．６ｍ²（５０平方フィート））を用いて燃焼実験を実施した。水２２．７Ｌ（６ガロン）とオクタン価８７のガソリン１８．９Ｌ（５ガロン）をタンクに入れて沈殿させた。その後でガソリンに点火した。黒と濃赤の炎が少なくとも８ｍ上方まで噴出し、大量の熱が発生した。強烈な熱のため、高圧洗浄機で生成したミストを噴霧して直接炎に入れ始めるのに、管を３．４ｍ（１１フィート）まで延長する必要があった。２秒後に試験者はタンクに近づき、中に噴霧できる。完全に消火するのに１９秒かかった。ミストを８秒間散布した後に火は基本的に消える。側面に沿って局所的な再着火は起こるが、高圧ミストの散布で速やかに消火される。再着火はガソリン火災の特徴であり、このため消火が難しい。火災の映像から、濃い黒と赤の炎がすぐに白くなった後、４秒足らずで火の向こう側の木が見えるほどに視界が晴れることがわかった。直後に噴霧量を測定したところ、６Ｌ／分であった。消火に使用した溶液は約２．２Ｌであった。スローモーションでも、燃料がミストと反応するに従って、４秒かからずに、黒い炎からピンク、白へと変化したのち視界が晴れる様子が見て取れる。ＤＥＴＡＰＰＡで覆われた木材のコーンカロリーメーターのデータから、この反応により炭が生成され、反応で生成される熱が、未噴霧の木材と比べて６７％程度低下することがわかる。可燃性液体の燃焼でＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳミストを噴霧した場合には、より大きな低下が予想される。ミストが細かいほど反応が早く起こり、ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液の使用量が最小になる。火災後に残ったガソリンは炭化して黒くなっており、火災に対する理解が更に深まった。ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液のミストは、炎中の燃料に対処する仕組みであるため、規模に関係なく、あらゆるクラスの火災に適用できると予想される。

スプレーノズルには様々な種類がある。除草剤のブロードキャスト散布にはフラットファンノズルが広く使用されている。これらのノズルは、端部が先細状のフラットファン噴霧パターンを形成する。大半の会社が、４又は５桁の数字でフラットファンノズルを識別している。最初の数字が噴霧角度、それ以外の数字は定格圧力での水の噴霧流量を意味する。通常、溶液は粘度が高いので、噴霧流量はより少ないとみられる。例えば、８００５は噴霧角度が８０度で、２７６ｋＰａ（４０ＰＳＩ）の定格圧力で、散布量が１．９Ｌ／分（０．５ガロン／分（ＧＰＭ））となり、これは植物の表面に噴霧する場合に適している。上記で使用したＥＳ８０－０３は、水の噴霧では、形状が８０度、２７６ｋＰａ（４０ＰＳＩ）で１．１Ｌ／分（０．３ＧＰＭ）となる。ＥＡＰＰＡ溶液の噴霧では、噴霧量は少なく、角度は小さくなる。２７，５７９ｋＰａ（４０００ＰＳＩ）の高圧洗浄機では、ＣＯＵＮＴＹＬＩＮＥのＥＳ８０－０３で噴霧量が約６Ｌ／分となる。フラットスプレーチップは一般に６５度、７３度、８０度、及び１１０度の噴霧角度が利用できる。フラットチップノズルの角度が広いほど、生成される液滴が小さくなるが、噴霧ブーム上の間隔を広げたり、対象物のより近くで操作したりすることができる。スプレーチップの角度が狭いと、貫通性の高い噴霧が作られ、滞留しにくくなる。フラットファンスプレーノズルは、より広い範囲をカバーできるため好ましい。フラットファン形状の噴霧は、炎への噴霧面積を広げるのに適している。角度は約８０度が最も好ましい。可燃性ガスや燃焼ガスが強力な圧力で放出されている大規模火災の炎に貫通させるには、２７６ｋＰａ（４０ＰＳＩ）をはるかに超える圧力が必要である。圧力が高まるとＶＭＤが低下し、流量（ＧＰＭ）が増加することがわかっており、これは望ましい。微細なミストを炎に噴射し、炎を上げる液体の表面や中に到達させるには圧力が必要である。ミストは距離に伴って分散してしまうため、遠くまで届かない。

雑木火災の実施例：６０質量％の水と４０質量％のＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳを含む溶液を調製した。乾燥した雑木で高さ約１．８ｍ（約６フィート）、直径１．８ｍ（６フィート）の山を作った。２．８Ｌ（３クォート）のガソリンを入れたパンを雑木の片側端の下に配置して点火した。ガソリンが燃焼してしまった後も、大規模な雑木火災は持続でき、少なくとも２．４ｍ（８フィート）の高さまで燃え上がった。前の実施例で用いたフラットスプレーチップ付きの高圧洗浄機で炎に直接散布した。熱出力はガソリン火災よりも大幅に小さかったため、試験者は火災の１．２ｍ（４フィート）以内に近づき、長い管なしでＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液の噴霧を開始できた。ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液を炎に直接散布すると、炎は簡単に消えた。わずかな再着火があり、短時間の噴霧が２回必要であった。火の裏側も少し処理する必要があった。クラスＡ火災は、先の木材実験の実施例や特許文献にあるように、火の前方の燃料に噴霧せずに、直接簡単に消火できた。先の木材実験で燃焼した木の棒は、全て残火となってしまったため、消火が困難であった。

合板と２×４材で小型多目的住宅を建造した。家は幅約０．８ｍ（約２．５フィート）、奥行１．２ｍ（４フィート）、高さ１．５ｍ（５フィート）、屋根の高さが０．３ｍ（１フィート）であった。家にはドアがあり、１５ｃｍ（６インチ）ほど半開きになっていた。家は四方を雑木に囲まれていた。家の正面の雑木に点火すると、約１０分後には家の約半分が炎に包まれた。その後、２７，５７９ｋＰａ（４０００ＰＳＩ）の高圧洗浄機とフラットチップスプレーノズルを使って、ＤＥＴＡＰＰＡの４０質量％溶液を炎に噴霧した。炎は完全に、且つ速やかに取り除かれたが、残火から再び火が起こった。これを５回繰り返すと、火は消えたままであったものの、かなりの量の残火がくすぶり続け、時折小さな炎となって自然に消えた。ＤＥＴＡＰＰＡとＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳは共にクラスＡの木材火災に適していると思われる。
この同一の実験を、雑木と小型多目的住宅で繰り返した。２７，５７９ｋＰａ（４０００ＰＳＩ）の高圧洗浄機の代わりに、非常に柔軟に使用できる農業用途のＳｔｉｈｌ ＳＲ４５０背負い式ミスト噴霧器を用いた。雑木と住宅には前と同じように点火した。しかしながら、Ｓｔｉｈｌ Ｓ４５０は全く効果がなかった。Ｓｔｉｈｌでは、高圧洗浄機で行った微細なミストのＤＥＴＡＰＰＡ溶液を噴霧できなかった。火災はその後、高圧洗浄機／フラットチップ噴霧器で消火した。Ｓｔｉｈｌの噴霧器は０．３ｍ²（３平方フィート）のガソリン火災にも効果がなかった。

ＤＥＴＡＰＰＡの粘度は、ザーンカップ法で測定するとＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳよりも低いことに留意する必要がある。粘度が高くなると、微細なミストを得るのが難しくなり、より高い圧力が必要となる。粘度の上昇に伴って粘稠性も増す。山火事の危険にさらされた木材燃料に水が付着しやすくするために、数多くの製品が水に添加されている。これらの製品は、我々の溶液の粘度も高める可能性がある。
４０％のＤＥＴＡＰＰＡを含有する水溶液１０００ｇに親水性ヒュームドシリカ（１５．６ｇ）を添加した。この手法により、ＦＳをＤＥＴＡＰＰＡ溶液に添加して改良することが可能となった。塗装用のはけを用いて３０ｃｍ（１２インチ）の丸い棒をこの試料で被膜した。被膜した丸い棒は３日後も粘着性があり、プロパンバーナーを当てると膨張炭（ｉｎｔｕｍｅｓｃｅｎｔ ｃｈａｒ）が現れ、ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳと同様の挙動を示した。このようにＤＥＴＡＰＰＡ溶液にヒュームドシリカを添加することによって、付着力、即ち粘着性が増し、滴下が抑制されるため、木材などの燃料や火災付近の可燃物に適用すると、より厚い被膜が得られる。明らかに木材火災では、ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ及びヒュームドシリカ溶液を添加したＤＥＴＡＰＰＡ溶液が、ＤＥＴＡＰＰＡ溶液よりも著しく有利であった。しかし、ＦＳの添加によって粘度が高くなり、ミストの形成に余分に圧力が必要となった。また、ＦＳを含まないＥＡＰＰＡが乾燥木材に吸収されやすいのに対し、ＦＳはＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液が乾燥木材に吸収されるのを防ぐ。
ＤＥＴＡＰＰＡ及びＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液のｐＨは約３．５であった。ＤＥＴＡをＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液に添加してｐＨを４．３と４．７に上げた。これら２つの溶液で被膜した丸い棒に、前を同じようにプロパンバーナーを当てた。ｐＨが上がるのに伴って、放出される可視光線の量と形成される膨張炭の量が増加することがわかった。ｐＨを上げると保護作用のある膨張が増加し、耐火性が向上するとみられることが非常に明らかである。ＤＥＴＡが追加されることにより炭が増す。これはあらゆるクラスの火災の消火にとって望ましいと思われる。

これは、クラスＡ及びＢ火災を実施例として、ＤＥＴＡＰＰＡ及びＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液を用いて微細なミストの形態で炎に直接散布して消火した初めての例である。高い圧力によって、炎に、更に熱が収まったら火元に直接噴射することが可能となり、また火災に直接噴霧することができる。前述の米国特許第１０５０１６０２号明細書では、ミストの散布は知られておらず、炎への直接の散布も知られておらず、連鎖反応の阻止も知られていなかった。親水性ＦＳをエチレンアミンポリホスフェート溶液に取り込むことの有用性も、米国特許第１０５０１６０２号明細書では知られていなかった。炎に噴射して、高速で流れるミストによって鎮火するには高圧が必要であり、炎に噴射するミストはかなりの量になる。大規模な火災では、ミストは遠くまで届かず、距離に伴ってすぐに拡散してしまうため、ミスト管の延長が必要である。より大きなパターンで噴射し、再着火を抑えるために、ノズルを含むブームを取り付けることも有用である。

２．６ｍ²（２８平方フィート）及び４．６ｍ²（５０平方フィート）の火災の抑制は、ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液の微細なミストの散布によって、極めて迅速に炎の抑制、煙の抑制、更に熱の抑制に至ったことを示している。ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳミストは、あらゆる種類の火災でこうした抑制をもたらす。この抑制は、微細なＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳミストが、火災の連鎖反応を形成するイオンやラジカルと反応することによるものと考えられている。２７，５７９ｋＰａ（４０００ＰＳＩ）で同時に複数のホースを使用できる高圧洗浄機や動力洗浄機が販売されている。現在の消防車に装備されているポンプによって、異なる作業者が複数のホースを使用して大規模な火災を抑制することができよう。或いは、共通タンクを用いた複数の高圧洗浄機を異なる作業者が使用して大規模な火災を抑制することができよう。Ａｍｅｒｅｘ２７２消火器は、６８９ｋＰａ（１００ＰＳＩ）の圧力で作動するミスト噴霧器として宣伝されている。しかしながら、Ａｍｅｒｅｘ２７２で得られるＤＥＴＡＰＰＡ溶液のミストは、０．７ｍ²（８平方フィート）のガソリン火災を消火するには粗すぎることがわかっている。農業用のＳｔｉｌｌ ＳＲ４５０ミスト噴霧器も、０．７ｍ²（８平方フィート）のガソリン火災に適したミストを生成できなかった。
ＤＥＴＡＰＰＡ又はＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳのミストが火災中の炎と反応することで、イオンやフリーラジカルと反応し、熱の発生を抑えて消火するという作用仮説が提唱されている。このような作用仮説は有用であった。試験パンに多くの炭が観察され、ＤＥＴＡＰＰＡ又はＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳが殆ど堆積していないことから、燃料との反応というこの解釈が裏付けられる。本発明は、この解釈又は仮説に基づくものではなく、それとは無関係に有効である。炎に直接噴霧するこの技術は、熱を発生させる炎を取り除く。熱の発生が阻止されると、燃料を冷却し、燃焼する蒸気の放出を止め、火災を封じ込めることが容易になる。この一般原則はクラスＡ及びＢ火災で確認されており、全ての火災に有効であると予想される。

先行技術は米国特許第１０５０１６０２号明細書からなる。本先行技術は、油の上又は火災の前方にＤＥＴＡＰＰＡを噴霧することに言及している。米国特許第１０５０１６０２号明細書では噴霧は定義されておらず、ミストという用語は用いられていない。米国特許第１０５０１６０２号明細書の４ページ目の３０行目に、有効成分であるモノリン酸アンモニウムを使用する代わりに、粉末状のＥＡＰＰＡ及び凝縮ＥＡＰＰＡを消火器で火災に直接噴霧できると記載されている。米国特許第１０５０１６０２号明細書には、ミスト及び農業用噴霧という用語は言及されていなかった。３６ページ目の１１行目には「ガス火災、油火災、化学火災、タンカー、航空機、列車、及びその他収容物火災（ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｆｉｒｅｓ）では、粉末状のＥＡＰＰＡを火災に直接噴霧することが好ましい」との記載がある。
油火災及びガス火災は、冷却して空気を遮断するのが唯一の選択肢であり、ＥＡＰＰＡが化学反応の一部となって燃焼を助長する可能性は低いと記載されている（２１ページ目、１３～１５行目）。このような記述は、ＰＮＳ溶液を打ち当てて炎と直接反応させるという本研究の解釈とは全く一致しない。噴霧に関するこれらのあらゆる文献を見ても、方法は定義されていなかった。この文献では、クラスＡ又はクラスＢ火災を阻止する非常に効率的な方法が、非常に微細なミストを火災に噴霧することであること、又は、微細なミストを実現する機器が、微細なミストのスプレーチップを備えた安価な高圧洗浄機のような簡単なものであることは理解されていない。本発明では、微細なミストを供給する２７，５７９ｋＰａ（４０００ＰＳＩ）の高圧洗浄機を使用すると非常に有益であること、並びに高圧によりミストが容易に火災の炎に噴射され、炎が消えることがわかった。高圧であれば、４１４ｋＰａ（６０ＰＳＩ）で噴霧した場合に大きな問題となる飛散が防げる。農業用噴霧は約４１４ｋＰａ（約６０ＰＳＩ）で行われるが、微細なミストはあまり遠くに噴射されず、飛散が問題となる。我々の２７，５７９ｋＰａ（４０００ＰＳＩ）の高圧洗浄機の設定と比べると、１分当たりの噴霧量は少ない。原理的に、特に連鎖反応を止める噴霧を行うノズル付きブームが十分にあり、噴霧ブームが炎の中に、且つ炎の幅にわたって伸びていれば、低圧方式でも効果があるはずである。噴霧量は、イオン及びラジカルとの反応速度がこれらの生成速度を上回る量である必要がある。毎分６Ｌの噴霧量は、２．６ｍ²（２８平方フィート）には十分過ぎるほどだが、４．６ｍ²（５０平方フィート）のガソリン火災にはかろうじて足りる程度と思われた。

微細なミストを木材の炎に直接噴霧することによって、火災を引き起こす連鎖反応を中断させ、木材火災を直接対処できるのも予想外であった。ＰＮＳミストを炎に直接散布することは、住宅火災において特に有益であろう。非木材火災については、米国特許第１０５０１６０２号明細書に、濃度８０％超の粉末状のＥＡＰＰＡ又はＥＡＰＰを使用するのが好ましい方法と記載されているが、いずれも微細なミスト状での噴霧は困難である。粉末状のＥＡＰＰＡは感湿性が極めて高いため、そのような適用は非常に難しい。本明細書では、２７，５７９ｋＰａ（４０００ＰＳＩ）の高圧洗浄機を用いて微細なミスト状で散布した４０～５０％のＰＮＳ溶液が、炎中のイオン及びラジカルと相互作用して炭化し、非木材火災を抑えることを開示している。この炭は、燃焼せずに残った可燃性液体中に容易に観察される。この手法は非常に効率的で、少量のＰＮＳを使用するだけで、表面積が２．６ｍ²（２８平方フィート）及び４．６ｍ²（５０平方フィート）のガソリン火災を消火できた。

好ましくは、ＰＮＳミストは、ＶＭＤが１５００ミクロン未満、又は好ましくは６００ミクロン未満、又はより好ましくは４００ミクロン未満、又は更により好ましくは２００ミクロン未満、又は最も好ましくは７５ミクロン未満である液滴からなる。１５００ミクロンの液滴サイズは大きいが、熱放射のために近づけない大規模火災で必要とされるように、風による飛散が少なく遠くまで飛ぶ。大規模火災では、強烈な熱によって液滴が破裂して小さな液滴になるため、そのような液滴の扇形のパターンが使用できよう。好ましくは、フラットチップスプレーノズルを用いて扇形のミストを噴霧し、ミストの扇を火災の上を移動させることで、より広い範囲がカバーできる。大規模火災では、ブームの形態で１つ又は複数のスプレーチップを備えた管付きホースを接続した高圧洗浄機でミストを散布する。

ミスト技術の適用では、液滴サイズは測定が難しく、液体ごとに異なる。大部分のクラスＡ及びＢ火災で効果があった圧力とスプレーチップを定義にすることがより実用的である。選択の対象となる農業用スプレーノズルは何千種類も存在する。フラットチップが好ましいが、火災の形態や規模次第ではフラットチップ以外の設計も有効とされる。現在、消防車からの水噴霧用に設計されているミストノズルは、特にこれらの消火液用に改変すれば適用できるはずである。農業用ノズルは全て、本発明で全てのノズルに適用される２７６ｋＰａ（４０ＰＳＩ）で水を噴霧するのに適した大きさであるが、より粘度の高いＰＮＳ ＦＲ溶液で、はるかに高い圧力を用いると噴霧量が異なってくる。好ましくは、各ノズルは２７６ｋＰａ（４０ＰＳＩ）で、少なくとも１８９ｍＬ／分（０．０５ＧＰＭ）且つ３，７８５ｍＬ／分（１．０ＧＰＭ）未満の流量で水を噴霧する。より好ましくは、流量は少なくとも３７９ｍＬ／分（０．１ＧＰＭ）且つ２，２７１ｍＬ／分（０．６ＧＰＭ）未満である。最も好ましくは、３７９ｍＬ／分（０．１ＧＰＭ）～１，１３６ｍＬ／分（０．３ＧＰＭ）である。好ましい噴霧角度は、少なくとも６０度且つ１２０度未満である。より好ましくは、少なくとも８０度且つ１１０度未満である。３７９ｍＬ／分（０．１ＧＰＭ）のような非常に小さなノズルを用いてブームを構成すると有用である。そのようなスプレーチップを用いる場合、圧力が少なくとも６８９ｋＰａ（１００ＰＳＩ）、好ましくは少なくとも２，７５８ｋＰａ（４００ＰＳＩ）、もう少し好ましくは少なくとも５，５１６ｋＰａ（８００ＰＳＩ）、より好ましくは１０，３４２ｋＰａ（１５００ＰＳＩ）、及び最も好ましくは少なくとも２０，６８４ｋＰａ（３０００ＰＳＩ）であると好ましい。火災の炎を貫通し、適切な量のミストを供給できるほど十分に高い圧力でなければならない。火災から生じるガスを突破し、最大効率で炎に噴射できる圧力である必要がある。５５２～２，７５８ｋＰａ（８０～４００ＰＳＩ）で作業すると、噴霧量が少なく、炎を抑えるために多くのスプレーノズルが必要となり、消火に時間がかかるため、近隣の燃料に引火する可能性がある。農業用の超微細ミストスプレーチップを備えた高圧洗浄機を使用することが好ましい。６０％超の高濃度ＰＮＳ溶液では、粘度を下げるために、少なくとも１０℃（華氏５０度）で動力洗浄機を使用することが好ましい。

微細なミストを噴霧する量と面積は、火災領域から放出される蒸気の量を圧倒する必要がある。また、ミストの表面積は火災の重要部分でなければならず、管は火災の上方で容易に行き来させることができる。消防車を高圧洗浄機として改造することが、複数のラインに高圧を供給する消防車を用いて、４．６ｍ²（５０平方フィート）の表面積を大幅に超える任意の燃料種の炎にミストを噴霧する実用的な手法と思われる。好ましくは、液滴サイズが非常に微細な扇形ミストを各ラインから噴霧し、扇形パターンが部分的に重なる。十分に近づくことができない場合は、液滴が所定の圧力で更に推進されるよう、液滴サイズが１５００ミクロン超である必要がある。液滴は空気によって分解され、更に炎に打ち当てられると破裂する。このような粗い粒子を扇状に噴霧することが好ましい。

消火用スプリンクラーシステムは能動的な防火手段であり、給水システムで構成され、消火用スプリンクラーが接続された配水管系に適切な圧力及び流量を供給する。標準的な湿式配管のスプリンクラーシステムでは、所定の熱レベルに達すると、各スプリンクラーが独立的に作動する。そのため、火災付近のスプリンクラーのみが、通常は１又は２台のみ作動する。これにより、火元への水圧が最大化され、建物への水害が最小限となる。
スプリンクラーシステムの水をＰＮＳ溶液に置き換えると、より効率的に消火できる。ＰＮＳ溶液を用いたスプリンクラーシステムは、はるかに多様な火災に適用できる。建物内にはあらゆる種類の燃料が存在する可能性がある。スプリンクラーは、液滴のＶＭＤが好ましくは６００ミクロン未満、又は４００ミクロン未満、又はより好ましくは２００ミクロン未満、又は最も好ましくは７５ミクロン未満であるミストを放射するものとする。別法として、ミストスプリンクラーシステムの圧力が少なくとも５５２～６８９ｋＰａ（８０～１００ＰＳＩ）、又は好ましくは少なくとも１，３７９ｋＰａ（２００ＰＳＩ）、又はより好ましくは少なくとも５，５１６ｋＰａ（８００ＰＳＩ）、又は最も好ましくは少なくとも１３，７９０ｋＰａ（２０００ＰＳＩ）であるものとする。
現在、スプリンクラーで使用されている大量の水は損害をもたらし、また水は火ではすぐに乾いてしまう。ＰＮＳ溶液であればはるかに少量で済み、石鹸と水で簡単に清掃できる。ＰＮＳ溶液は完全には乾燥しない。水分は抜けるが、効果は持続し、炎が上がっている付近の燃料に散布することで、延焼を防ぐ。

ＰＮＳ水溶液が封入された効果的な消火器は、ａ）微細なミストノズルが装備され、且つＶＭＤが１５００ミクロン未満、又は好ましくは６００ミクロン未満、又はより好ましくは４００ミクロン未満、又は更により好ましくは２００ミクロン未満、又は最も好ましくは７５ミクロン未満のミストとして水溶液が放出されるような圧力で作動される場合、又は、ｂ）曝気ノズルが装備され、且つ比重が好ましくは０．５５ｇ／ｍＬ未満、又はより好ましくは０．３７ｇ／ｍＬ未満、又は最も好ましくは０．２５ｇ／ｍＬ未満の泡を放出するような圧力で作動される場合、ミストを噴霧する。消火器の液滴サイズを測定することは、消防署や住宅所有者にとってあまり現実的ではない。もう１つの方法は、消火器の圧力を定義することである。ミスト消火器の圧力は、少なくとも５５２～６８９ｋＰａ（８０～１００ＰＳＩ）、又は好ましくは少なくとも１，３７９ｋＰａ（２００ＰＳＩ）、又はより好ましくは少なくとも５，５１６ｋＰａ（８００ＰＳＩ）、又は最も好ましくは少なくとも１３，７９０ｋＰａ（２０００ＰＳＩ）であるものとする。

ミスト噴霧では、好ましいＰＮＳ溶液濃度は、ＰＰＡ１１５％で作製したＰＮＳの場合、３質量％超、又は１０質量％超、又は４５質量％超、又は６５質量％超である。通常、濃度が高いほど、より早く火災を抑制でき、後で清掃する液体の量が少なく済む。
ＰＮＳ（ＥＡＰＰＡ－ＦＳが好ましい）溶液は、深刻なタンク火災であっても、消火用泡を使用せずに可燃性液体火災を消火する代案となる。まずＰＮＳ液滴が炎中で反応し、燃焼しない炭になる。ＰＮＳミストを散布すると、熱は速やかに抑えられる。炭化は火から熱を奪うため、大きな吸熱作用がある。従って、火炎が早々に止まる。タンク火災では高温の金属壁から再着火するため、これらの端部を処理して冷却する時間が余分に必要となる。このような方法は、再着火を防ぐのに十分なノズルがあれば、全ての火災に有効である。

ＦＦ泡の考察及びデータ
テフロンは燃焼に不活性である。フルオロテロマー、ペルフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）、又はペルフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）などのフッ素系界面活性剤は、これらの化合物がほぼ完全にテフロン様の炭素－フッ素結合からなるため、燃焼に対してほぼ不活性である。このようなフッ素化合物は殆ど燃焼しないため、ＰＮＳ法のような炭ではなく、ガス状生成物が発生する。フッ素系界面活性剤と水の泡は不活性である。ＰＮＳミストは火と反応して炭を形成し、高度な吸熱反応によって火から熱を奪う。ＰＮＳミストは炎と反応する。燃料の上にバリアを形成するように泡を散布する。本発明では、この着火に対する抵抗力をバーンバック耐性と呼ぶ。
テフロンは燃焼しないが、熱を伝導する。テフロン加工のこびりつかない鍋が機能するのは、テフロンが熱を伝達するからである。非常に高い温度ではテフロンは溶解するが、ＥＡＰＰＡで発生するような保護炭に変換しない。

フッ素フリー泡は通常、激しい火災で燃焼する有機成分を含む界面活性剤を含有する。以下にＦＦ界面活性剤の一般的な例をいくつか挙げる：石鹸（遊離脂肪酸塩）、脂肪酸スルホン化物（最も一般的なものはラウリル硫酸ナトリウム（ＳＬＳ））、エトキシ化プロピレングリコールなどのエトキシ化化合物、レシチン、基本的には短鎖デンプンの別名であるポリグルコネート。最も広く用いられている界面活性剤と考えられているのは、ラウリルエーテル硫酸ナトリウム（ＳＬＥＳ）、ラウリル硫酸アンモニウム、ラウレス硫酸アンモニウム、ミリスチル硫酸ナトリウム、及びミレス硫酸ナトリウムである。界面活性剤は、２つの液体間、気体と液体の間、又は液体と固体の間の表面張力（又は界面張力）を低下させる化合物である。界面活性剤は、洗浄剤、湿潤剤、乳化剤、起泡剤、及び分散剤として機能し得る。本発明において、界面活性剤はＰＮＳ溶液とガソリンなどの可燃性液体の間の表面張力（又は界面張力）を低下させる化合物である。
乳化剤は、混合物の動力学的安定性を高めることによって、不混和性の化合物が分離しないようにするもので、燃焼の対象となる有機物を含んでいる。界面活性剤は乳化剤の一種であり、液体間又は固体と液体の間の表面張力を低下させる。

石鹸は、苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）又は苛性カリ（水酸化カリウム）と動物性及び／又は植物性油脂（油）との反応（鹸化と呼ばれる）によって作られる水溶性化合物と定義される。石鹸には表面活性特性（界面活性剤の項参照）があり、脂肪性（油性）の汚れが付いた表面を濡らし、油や汚れを水に懸濁させて洗い流す。合成石鹸（洗剤と呼ばれる）は石油系製品から作られ、重石鹸（鉛、亜鉛などの重金属化合物から作られる）の一部は水に不溶であり、主に潤滑油に使用される。界面活性剤は、洗剤を構成する様々な化合物の１つである。石鹸は最も古くからある界面活性剤で、脂肪から得られ、三価アルコールであるプロパン－１，２，３－トリオール（グリセロール）と長鎖カルボン酸（脂肪酸）から形成されるエステルであるため、グリセリドとして知られる。

有機溶剤は、界面活性剤の溶解性を促進し、濃縮液の保存性を高め、水性泡を安定化させるために含めることができる。増粘剤は、泡の粘度及び安定性を高めるために使用することができる。当業者に知られているように、他の薬剤及び添加剤も使用できる。界面活性剤は、曝気の際に泡の形成を促進するため、液状化学品上で蒸気を封入する水性泡として泡組成物からの排水の拡散を促進するため、及び所望により、界面活性剤の海水との混和性をもたらすために起泡性組成物中に含まれる。有用な界面活性剤には、水溶性炭化水素界面活性剤及びシリコーン界面活性剤があり、非イオン性、アニオン性、カチオン性、又は両性であり得る。特に有用な界面活性剤は、アニオン性、両性、又はカチオン性である炭化水素界面活性剤があり、例えばアニオン界面活性剤は、好ましくは約６～約１２個又は最大２０個の炭素原子を含む炭素鎖長を有する。非イオン性アルキルポリグリコシドなどのサッカライド界面活性剤も組成物に有用である可能性がある。有機溶剤は、界面活性剤の溶解性を促進するため、起泡性組成物の濃縮形態の保存性を高めるため、泡を安定させるため、及び場合によっては凍結防止のために起泡性組成物に含めることができる。起泡性組成物中で有用な有機溶剤に、ジエチレングリコールｎ－ブチルエーテル、ジプロピレングリコールｎ－プロピルエーテル、ヘキシレングリコール、エチレングリコール、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコール、グリセロール、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、及びソルビトールなどのグリコール並びにグリコールエーテルがあるが、これらに限定されない。

増粘剤は、化学技術及びポリマー技術上よく知られており、特にポリアクリルアミド、セルロース樹脂、及び官能化セルロース樹脂、ポリアクリル酸、ポリエチレンオキシドなどが挙げられる。本発明の起泡性組成物及び方法で使用するのに好ましい可能性のある増粘剤の種類の１つが、水溶性ポリヒドロキシポリマー、特に多糖類である。多糖類の増粘剤は、泡組成物の粘稠性、粘度、又は安定性を高めることができる多数の水溶性有機ポリマーを含む。好ましい増粘多糖類に、少なくとも１００糖単位又は少なくとも１８，０００の数平均分子量を有する多糖類がある。このような好ましい多糖類の具体例として、キサンタンガム、スクレログルカン、ヘテロ多糖７、ローカストビーンガム、部分加水分解デンプン、グアーガム、及びこれらの誘導体などがある。有用な多糖の例は、例えば米国特許第４，０６０，４８９号明細書及び同第４，１４９，５９９号明細書に記載されている。これらの増粘剤は一般に水溶性固体、例えば粉末の形態で存在する。これらは水に可溶であるが、粉末形態では、少量の外来性の水又は固有の水を含有することができ、且つ一般に含有し、その水は吸収されるか、又はそれ以外の方法で多糖と結合する。ＥＡＰＰＡに特に適合している別の増粘剤にヒュームドシリカがある。

フッ素フリー（ＦＦ）泡を作るのに使用される成分は全て、激しい火災で消費される有機成分を含んでおり、これらの化合物を含む泡は崩壊する。フッ素化界面活性剤で作られた泡とは大きく異なり、火災に寄与せず、泡が崩れにくい。ＥＡＰＰＡのような難燃剤を添加すると、これらの有機成分が火災で消費されにくくなる。ＥＡＰＰＡは炎又は強烈な熱によって蒸発せずに炭化する。従って、ＦＦ泡にＥＡＰＰＡ溶液を添加すると、ＦＦ泡の有機成分がいくらか保護され、水分の蒸発に対する耐性が増す。
煙は、燃えて又はくすぶっている物質から放出される可視蒸気及びガス、特に木材、泥炭、石炭、又はその他の有機物の燃焼から生じるガスと浮遊炭素粒子の灰色、茶色、又は黒みがかった混合物である。ガソリンも着火すると刺激性の黒煙を発する。本発明の難燃性溶液に添加される界面活性剤は、２つの液体間、気体と液体の間、又は液体と固体の間の表面張力（又は界面張力）を低下させることによって、クラスＡ及びＢ火災に対する消火性能を改善すると考えられることが確認されよう。

エチレンジアミン硫酸塩などのエチレンアミン硫酸塩は界面活性剤とみなされている。リン酸塩と比べて硫酸塩には毒性の問題があるため、用途は限定されている。従って、エチレンアミン硫酸塩は、優れた消火特性を有するにもかかわらず、好ましい界面活性剤又は消火剤ではない。
炎に難燃剤を直接散布することを打ち当てるという。一般に、可燃性液体火災では、水、粉末薬剤、二酸化炭素、又は泡を使用すると、火を飛び散らして延焼を招くことがあるため、打ち当ては推奨されていない。粉末薬剤、二酸化炭素、及び泡消火器は可燃性液体火災の火元に散布する必要がある。泡は、可燃性液体火災の端から静かに噴霧を始め、連続的な被覆の起点を形成する必要がある。水は可燃性液体火災には推奨されない。

界面活性剤ＳＬＥＳは、ＥＡＰＰＡ溶液とガソリンの混合に役立つことがわかった。５０ｇのＤＥＴＡＰＰＡ ４０％濃度溶液と１．２ｇのＳＬＥＳを蓋付きジャーで混合した。数時間静置しても２液は分離しなかった。５ｇのガソリンを添加し、材料を激しく振とうした。６０分後もガスは分離しなかった。蓋を取ってバーナーを当てた。混合液は着火しなかった。５０ｇのＤＥＴＡＰＰＡ ４０％溶液と５ｇのガソリンを用いて、これと同じ実験を繰り返した。混合液は１５分以内に２つの溶液に分離する。蓋を取ってバーナーを当てると、火炎が生じる。従って、ＳＬＥＳによって、恐らくガソリンが小さな泡としてＤＥＴＡＰＰＡ／ＳＬＥＳ溶液中に取り込まれた新たな溶液又は乳濁液が作り出されたことは明らかである。Ｐｒｏｃｔｏｒ ａｎｄ ＧａｍｂｌｅのＴｉｄｅ洗濯洗剤でも同様の結果が得られた。従ってガソリン火災では、可燃性液体火災の消火用ＤＥＴＡＰＰＡ溶液に石鹸又はＳＬＥＳを添加することができる。
ブレンダーで５００ｇの水と１０ｇのキサンタンを混合し、２％キサンタン溶液を形成した。６０ｇのＤＥＴＡＰＰＳ－ＦＳ４５％と２．４ｇの２％キサンタン溶液をジャーで混合し、次いで２．４ｇのＳＬＥＳを混合した。続いて２０ｇのガソリンを添加した後、密封して振とうした。ガスは溶液中で完全に乳化される。バーナーを当ててもこの乳化液は着火しない。従って、ＰＮＳ－キサンタン－ＳＬＥＳ溶液は相当量のガソリンの乳化に成功した。この特性は、ガソリン火災を抑制するＰＮＳ－キサンタン－ＳＬＥＳからＦＦ泡を作製する上で非常に有用であろう。

低膨張泡は殆どの可燃性液体（クラス「Ｂ」）火災の制御と消火に効果的である。低膨張泡は、２：１～２０：１の膨張比まで曝気されている。中膨張泡の膨張比は２０：１から１００：１である。高膨張泡は１００：１超以上の膨張比で拡大するものである。大部分の高膨張泡は、膨張比が４００：１～１０００：１である。泡の生成には空気吸入器が必要であり、即ち非常に急速に吸入器を通る水性液体（界面活性剤を混合した水など）の流れに圧縮空気を添加して、泡を形成する。このような装置はベンチュリポンプ又はエダクター（ｅｄｕｃａｔｏｒ）と呼ばれることが多く、泡を生成するための特別な構造になっている。エダクター（ｅｄｕｃｔｏｒ）とは、ベンチュリの原理を利用して、水流に泡濃縮液を導入する装置である。エダクターの入口から入った水は、テーパー部分を通り、そこから小さなオリフィス（ベンチュリ）を通って大きなチャンバーに送られることによって、チャンバー内に低圧部分が生じる。このチャンバーの入口には絞り弁が取り付けられており、これを開くと、チャンバー外部の高い大気圧が泡濃縮液をチャンバー内に押し込む。泡濃縮液はベンチュリから出てくる水と混合され、混合液はエダクターの排出端にある逆テーパー部分から排出される。圧縮空気泡（ＣＡＦ）は、水と泡濃縮液の溶液に圧縮空気を添加した後に、ホースから大量に放出するものである。
泡は、ＰＮＳ溶液に界面活性剤を添加して作製する。より良好な泡を作るには、増粘剤と有機溶剤の両方が必要となる。次いでこの溶液を、ＡＦＦＦ泡システム又は圧縮空気システム（ＣＡＦ）で一般に実施されているように、エダクター又は曝気ノズルを用いて起泡させる。このようなシステムは、クラスＡ及びクラスＢの火災に適用される。そうすると、このような泡は燃料の表面に浮遊する。一例として、ガソリン火災をＰＮＳミストで消火した後に、ＰＮＳをベースとするＦＦ泡で再着火を防ぐ方法を示す。その後で、キサンタンガムなどの増粘剤を添加すると、泡の質が向上することを示す。エチレングリコールブチルエーテルなどの有機溶媒を添加すると、膨張比が更に向上することも示す。

フッ素フリー（ＦＦ）泡濃縮液は化学物質の複合混合液である。従って、出発点として、Ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ（米国ミズーリ州クレイトン）から販売されているＳｏｌｂｅｒｇ ＲＥ－ＨＥＡＬＩＮＧ ＲＦ３×６％ＡＴＣ（Ｓｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣ）などのＦＦフリー泡をＰＮＳ溶液で難燃化することが望ましかった。Ｓｏｌｂｅｒｇによる米国特許第７５６９１５５号明細書は、水６０～８０％、ジエチレングリコールモノブチルエーテル７～１４％、デンプン（Ｂｕｔｙｌ Ｄｉ－Ｉｎｃｉｎｏｌ）、キサンタンガム（Ｋｅｌｔｒｏｌ）０～４％、デンプン（Ｃｅｒｅｓｔａｒ）０～４％、炭化糖ブレンドミックス３～２０％、ラウリル硫酸ジエタノールアミン０～５％、デシルエトキシ硫酸ナトリウム０～５％、コカミドプロピルベタインミックス０～５％、コカミドプロピルミックス０～５％、ヒドロキシスルタインオクチル硫酸ナトリウム０～５％、デシル硫酸ナトリウム０～５％、及びアルキルポリグルコシド０～５％（分布Ｃ８－Ｃ１６）からなる典型的なフッ素フリー（ＦＦ）泡濃縮液を提供している。主成分は溶媒、増粘剤、水、及び界面活性剤である。これらの成分全てを一緒に入れる代わりに、濃度４０～６５％のＰＮＳ溶液をＳｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣ、並びに様々な量の界面活性剤、水、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、及び増粘剤のキサンタンに添加してもよい。

ＤＥＴＡＰＰＡ５０％溶液を３×６％ＡＴＣ泡濃縮液（Ｓｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣ）と混合する。最初に５０ｇの３×６％ＡＴＣ泡濃縮液（Ｓｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣ泡）を５０ｇの濃度５０％ＤＥＴＡＰＰＡ水溶液に添加した。次いで、この混合液に１５０ｇの水を添加した。試料をガラス製のクォートジャーに入れ、約３０秒間振とうした。ジャーは完全に泡で満たされた。少なくとも６倍に膨張した。２００ｍＬのガラス製ジャーに約５ｃｍ（約２インチ）の深さまでオクタン価８７のガソリンを入れた。その上に泡を注ぐと、ガソリンの上に浮くことがわかった。約１５分後、泡の上にバーナーを当てると、着火しなかった。着火しないのは、泡の下のガソリンが、火炎を維持できるほどの煙霧を放出していないことを示す。４５分後と１２０分後に点火を試みたが、やはり着火しなかった。１２０分後、泡が崩壊したことにより、凝縮した泡がガソリンの下に層を形成した。まだ十分な泡があるため、バーナーで点火できるほどの蒸気がガソリンから放出されない。これらの結果は、ＤＥＴＡＰＰＡ溶液と混合したＳｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣ濃縮液が、バーンバックと呼ばれる再着火を大幅に防いだことを示している。ＦＦ泡濃縮液は、環境面から見れば好ましくない有機溶剤を含有している。

ラウリルエーテル硫酸ナトリウム（ＳＬＥＳ）を含む起泡させたＤＥＴＡＰＰＡの別の試料を作製した。４５４ｇのＤＥＴＡＰＰＡを５００ｇの水に溶解してＤＥＴＡＰＰＡ４８％を作製した。５０ｇのＳＬＥＳを５０ｇのＤＥＴＡＰＰＡ４８％溶液と混合した。混合液はかなり粘性であった。続いて、混合液に４５０ｇの水を添加して混合し、ブレンダーで曝気した。先の実施例では、１５０ｇの水を使用し、ジャーに入れて振とうして曝気した。ブレンダーを用いると、混合液は約９：１の比で起泡した。高さ５ｃｍ（２インチ）の小さなガラス製テーパージャーに２３ｇのガソリンを入れて、１．６ｃｍ（５／８インチ）厚の層を形成した。作製したばかりの泡を添加し、２．５ｃｍ（１インチ）の層を形成した。泡はガソリンの上に載っていた。小さな粒子がガソリン層の中を落ちていき、ゆっくりと底に積もっていくのが観察された。１０分後及び３０分後にバーナーを当てたが、火炎は観察されなかった。この泡は可燃性液体に対する保護特性を有していることがわかった。どちらの泡も効果はあったが、ＳＬＥＳで作製した泡は、有機溶剤を含まず、優れた性能が認められたため、Ｓｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣよりも好ましい。しかしながら、膨張比はＳｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣの泡と比べて劣る。

２．６ｍ²（２８平方フィート）の円筒形タンクに入れた３７．９Ｌ（１０ガロン）のガソリン、及び４．６ｍ²（５０平方フィート）の円筒形タンクに入れた５６．８Ｌ（１５ガロン）ガソリンによる火災で軍事仕様試験（ＭＩＬ－Ｆ－２４３８５Ｆ）を実施する。３７．９Ｌ（１０ガロン）のガソリンを２．６ｍ²（２８平方フィート）タンクに入れると、層の厚さはわずか１．４ｃｍ（０．５７インチ）となる。米国議会は、この軍事仕様試験に合格する、現行のフッ素化泡に代わるＦＦ泡の作製を義務付けており、これが本研究の目標である。
材料の５００ｇの水、５０ｇの４８％ＤＥＴＡＰＰＡ、及び５０ｇのＳＬＥＳをブレンダーに添加して約１．７５Ｌの泡を形成した。３５．６ｃｍ（１４インチ）×２２．９ｃｍ（９インチ）の金属製パンに約０．８ｃｍ（約１／３インチ）の深さまでガソリンを入れた。泡は一端から注ぎ入れた。泡はすぐにパン全体を覆った。泡の深さは約５ｃｍ（約２インチ）であった。３分後、５分後、１０分後、１５分後、３０分後に表面上方にバーナーを当てたが、着火しなかった。泡がゆっくりとガソリンの下に沈んでいるため、泡の粘稠性が減少していたのは明らかである。４５分後、バーナーを当てると、連続した泡の被覆がなくなったため、大きな炎が上がった。大きな厚紙を使って炎を覆い消した。内容物をジャーに注ぎ入れた。ガソリンは、もう起泡していない溶液の上に層を形成した。この実験は、ＳＬＥＳの代わりにＳｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣを使用して実施した。結果は、Ｓｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣで作製した泡がより長く持続し、ガソリンをより長く保護した以外は同様であった。

次の実施例では、５００ｇの水、２５ｇの４８％ＤＥＴＡＰＰＡ、及び２５ｇのＳｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣをブレンダーに入れ、約２Ｌの泡を形成した。テーパージャーにガソリン２５ｇ、次いで調製したばかりの泡２５ｇを入れた。泡の密度は約０．２５ｇ／ｍＬ、水の密度の約１／４であり、ガソリンの上に浮いた。６０分後に炎を当てたが、着火しなかった。泡は前の実施例よりもはるかにゆっくりとジャーの底に沈む。燃えているガソリンが入った２２．９×３５．６ｃｍ（９×１４インチ）のパンに泡を散布すると、炎はすぐに消えた。Ｓｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣの代わりにＳＬＥＳを使用して同じ泡を調製した。泡の下のガソリンは３０分後に燃え始める。ＤＥＴＡＰＰＡとＳｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣで作った泡の方が性能が良好であった。
ＰＮＳ溶液を含有する泡はバーンバック（ｂｕｒｎ ｂａｃｋ）能力を有することがわかった。従って、可燃性液体火災を処理する新規の方法は、ＰＮＳ溶液のミストを用いて可燃性液体火災を消火した後に、ＰＮＳ溶液を含有する泡でバーンバック耐性をもたらすものとなる。そのような方法によって、微細なミストの利点とフッ素フリー泡の利点が結び付く。

ＳＬＥＳで作製したＦＦ泡の実施例
最初に５０ｇのＳＬＥＳを５０ｇの濃度５０％ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ水溶液に添加した。混合液は粘度が非常に高かった。次いで、混合液に１５０ｇの水を添加した。試料をガラス製のクォートジャーに入れ、約３０秒間振とうした。膨張は体積で測ると約２．５倍であった。ジャーは泡で満たされなかった。２００ｍＬの標準的な料理用計量カップに約５０ｍＬのガソリンを入れた。ＳＬＥＳ／ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ泡を２００ｍＬの目盛りまで添加した。この泡はＳｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣで作製した泡よりも重いため、一部がガソリンの中を落ちていった。１３分後と３６分後に泡の上にバーナーを当てたところ、着火せず、かなりのバーンバック耐性が示された。
ＰＮＳ溶液を用いた泡の実施例では、時間と共に泡がガソリンの中を落ちていき、最終的に上部に泡の層がなくなるというのが一般的な観察結果である。泡被覆には時間の経過と共に穴が開き、ガソリンが蒸発し、再着火の危険性がある。塗料や食品など様々な製品に使用されている増粘剤を使って泡の質を改善できることがわかった。増粘剤とは、液体の他の性質を実質的に変化させずに、液体の粘度を高めることができる物質である。

我々の実施例は、健康にとって安全であるよう、食品増粘剤に限定する。食品増粘剤には、多糖類（デンプン（ｓｔａｒｃｈ）、植物ガム、ペクチン）又はタンパク質を主成分とするものが多い。この目的で使用する無味の粉末デンプンは、ｆｅｃｕｌａ（デンプン、ラテン語のｆａｅｘの縮小辞であるｆａｅｃｕｌａ、「かす」に由来）である。この分類には、アロールート、コーンスターチ、片栗粉、ジャガイモデンプン、サゴ、小麦粉、アーモンド粉、タピオカ、及びこれらのデンプン誘導体としてのデンプンなどがある。食品増粘剤として使用される微生物ガム及び植物ガムに、アルギニン、グアーガム、ローカストビーンガム、キサンタンガムがある。食品増粘剤として使用されるタンパク質に、コラーゲン、卵白、及びゼラチンがある。糖ポリマーに、寒天、カルボキシメチルセルロース、ペクチン、及びカラギーナンがある。その他、食品中に既に存在するタンパク質に作用する増粘剤がある。一例として、ピロリン酸ナトリウムは、インスタントプリンの調理時に牛乳中のカゼインに作用する。
キサンタンガムは、キサントモナス・カンペストリスと呼ばれる細菌で糖を発酵させてゲルを作り、これを乾燥させ、粉砕して粉末にした微生物多糖類である。中立的な味のガムは、強力な増粘剤、乳化剤、及び安定化剤として機能する。

最初に３６ｇのキサンタンを６０００ｇの温水に添加し、ブレンダーで混合した。次いで、２．４ｇの吸湿性ヒュームドシリカをブレンダーに添加した。粘度が大幅に上昇した。続いて３００ｇのＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ４８％溶液を、次に３００ｇのＳｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣを入れて十分に混合した。実質的な起泡が生じないよう穏やかに撹拌した。この泡溶液約４．７Ｌ（約１．２５ガロン）をＡｍｅｒｅｘ２５０消火器に入れ、６８９ｋＰａ（１００ＰＳＩ）まで加圧した。試験噴霧では、泡の密度は約０．４ｇ／ｍＬであった。また、ガラス製ジャーに入れたガソリンの上に泡を置くと、泡はガソリンの中を落ちていかないことが示される。増粘剤が泡被覆をまとめ、先に観察されたように泡被覆がばらばらになって落下するのを防いでいる。試験では、７．６Ｌ（２ガロン）の水と３．８Ｌ（１ガロン）のガソリンを０．７ｍ²（８平方フィート）のタンクに入れた後にバーナーで点火した。火災の表面に泡を散布した。泡はタンク全体に広がり、側面を密閉して約１０秒で消火した。４分後と１１分後にバーナーをタンク上方に当てると、再着火しなかった。１８時間後に泡層にバーナーを当てても、泡被覆の下に残っているとみられるガソリンはやはり着火しなかった。このように、泡の製法に増粘剤を加えることで、熱伝達を防ぐ被覆挙動、まとめる強度を持つ被覆、及びガソリンが蒸発していくのを防ぐ被覆が得られる。５ｃｍ（２インチ）厚の泡被覆にバーナーを当てると、泡の下にある表面は熱くならない。泡の表面は、水分が蒸発するに従って炭を形成し始め、ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳは増粘剤に付随する水酸基を用いて炭に変換する。

次の実施例では、６ｇのＳＬＥＳを添加する以外は、同じように３６ｇのキサンタンを６０００ｇの温水に添加し、ブレンダーで混合した。次いで、２．４ｇの吸湿性ヒュームドシリカをブレンダーに添加した。粘度が大幅に上昇した。続いて３００ｇのＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ４８％溶液を、次に３００ｇのＳｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣ及び６ｇのＳＬＥＳを入れて十分に混合した。Ａｍｅｒｅｘ２５０消火器に入れたこの泡溶液で０．７ｍ²（８平方フィート）の火災を容易に消火できた。ＳＬＥＳによって泡の強度が増したとみられることから、使用しないよりも少し好ましい。従って、ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液とＳｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣを用いて作製した泡組成物には、ＳＬＥＳと増粘剤の両方を添加することが好ましい。
泡の生成には高圧洗浄機を使用できる。フラットスプレーチップの代わりに泡放射砲を使用する。Ｌｏｗｅｓから販売されているＭａｘｘ泡放射砲を用いて、比重が０．５ｇ／ｍＬ未満の泡を実現できた。動力洗浄機で泡を生成するための更に良い選択肢は、Ａｍａｚｏｎ．ｃｏｍで販売されているＭＴＭ Ｈｙｄｒｏ ＰＦ２２ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ Ｆｏａｍ Ｌａｎｃｅであった。自動車プロパーは、泡放射砲付きの高圧洗浄機で自動車を洗浄する。泡放射砲で石鹸水を泡に変えて車を洗浄する。最高評価の泡放射砲の１つで、本発明で使用したＴＯＲＱ Ｓｎｏｗ Ｃａｎｎｏｎ ＥＱＰ ３２１はｗｗｗ．ｃｈｅｍｉｃａｌｇｕｙｓ．ｃｏｍで購入した。

ＦＦのＳｏｌｂｅｒｇ Ｒｅ－ｈｅａｌｉｎｇ ＲＦ３×６ＡＴＣ（Ｓｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣ）の正確な組成は不明である。Ｓｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣのサンプルに添付されていた安全データシート（ＳＤＳ）にＡｍｅｒｅｘ Ｆｉｒｅが開示している成分は、結合性を有する溶剤であるジエチレングリコールブチルエーテル５～１５％、アニオン界面活性剤であるオクチル硫酸ナトリウム１～５％、界面活性剤であるコカミドプロピルベタイン１～１０％、水と混和可能な溶剤であるエチレングリコール１～５％、及び水などの無害成分が６０～９０％である。増粘剤はＳｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣの組成物の一部であると予想される。Ｓｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣ泡濃縮液の現在の供給業者であるＰｅｒｉｍｅｔｅｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓは、安全データシート（ＳＤＳ）において、組成物が炭化水素系界面活性剤、複合糖質、無機塩類、溶剤、及び水からなる独自混合物であることのみ開示している。
本発明の濃縮組成物は、多糖類、好ましくは分子量の高いアニオン性ヘテロ多糖類を含み得る。本発明において有用な市販の多糖類には、例えばＫｅｌｚａｎ（登録商標）及びＫｅｌｔｒｏｌ（登録商標）（Ｋｅｌｃｏより入手可能）の商標名で販売されているものがある。重合体構造は本発明の目的にとって重要ではない。特性の顕著な変化をもたらすのに必要なのは少量の多糖類のみである。

別の効果的な泡処理について説明する。ＤＥＴＡＰＰＡと水、即ち５００ｇのＤＥＴＡＰＰＡと５００ｇの水を一緒にブレンダーで溶解した。ＤＥＴＡＰＰＡ５０溶液は起泡させずに形成した。５００ｇのＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳと５００ｇの水をブレンダーで溶解すると、起泡によって約２０％膨張したＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ－ＦＳ５０溶液が形成された。このように、ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ－ＦＳ溶液に含まれるヒュームドシリカによって、消失に少なくとも２時間かかる程度の起泡が生じる。この起泡性から、泡とミストについては、ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ５０％濃度溶液がＤＥＴＡＰＰＡ５０％溶液よりも好ましいことが示される。
ブレンダーで１０ｇのキサンタンと５００ｇの水と混合して２％キサンタン溶液を形成した。次いで、５０ｇの２％キサンタン溶液を５０ｇの４５％ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液と混合し、粘性溶液を形成した。混合液を数時間静置した後、ゲルが形成された。キサンタンをＤＥＴＥＰＰＡ－ＦＳ溶液に直接混ぜ入れると、ゲルは形成されなかった。泡溶液の合成には、キサンタンを１～２％溶液としてＤＥＴＡＰＰＡ溶液に添加することが好ましい。

キサンタンなどの増粘剤はＦＦ泡濃縮液でよく用いられる成分である。１％濃度のキサンタン溶液とＰＮＳ溶液を混ぜ合わせると、反応によって得られる粘性材料は分離しない。１％濃度のキサンタン溶液とＳｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣを混ぜ合わせると、反応によって得られる粘性材料は、静置しておいても分離しない。ＰＮＳ溶液とＳｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣを混合した場合、静置しておくと成分が分離しやすい。これらの性質は、ＰＮＳ溶液を含む泡の質にとって重要である。
泡に使用する組成物は、ブレンダーで様々な組み合わせを混合した後に選択した。これにより、水９５％及びＳｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣ５％をブレンダーで混合すると、得られた泡の質量は８００ｍＬ当たり１６０ｇであった。水９０％、Ｓｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣ５％、及びＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ５０溶液５％をブレンダーで混合した組成物の質量は１７０ｇ／８００ｍＬであった。水９０％、Ｓｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣ５％、及びＤＥＴＡＰＰＡ５０溶液５％をブレンダーで混合した組成物の質量は１９０ｇ／８００ｍＬであった。ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳを用いて作製した溶液では、ＤＥＴＡＰＰＡを用いた溶液よりも泡が軽量になると結論づけられた。０．５％キサンタン溶液を添加すると、泡の質量が約１５％増加した。泡がまとまっている時間を延ばしたい場合、キサンタンにはこの特性があるが、このような泡は重くなるというマイナス面がある。
ガソリンは非常に揮発性が高く、表面が乱れやすいため、ガス火災を消火するには、軽量の泡が好ましいと結論づけられた。水９０％、Ｓｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣ５％、及びＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ５％の濃度で、数ガロンの泡溶液を調製した。この泡溶液をＡｍｅｒｅｘ２５０泡消火器に入れると、質量が１２０ｇ／８００ｍＬと、ほぼ７倍に膨張し、ガソリンよりはるかに軽い泡が得られた。

水９０％、Ｓｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣ５％、及びＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ５０溶液５％からなる、ブレンダーで混合した溶液の質量は１７０ｇ／８００ｍＬであった。この溶液をブラダー付きの３４５ｋＰａ（５０ＰＳＩ）の圧力タンクに入れた。タンクから高圧洗浄機に供給した。ＴＯＲＱ泡放射砲を高圧洗浄機の管に取り付けた。泡は激しい勢いで出てくる。そこで、泡がステンレス鋼製の細かいスクリーンを通過するように泡放射砲を改造し、流れを穏やかにした。試験運用では、Ａｍｅｒｅｘ２５０消火器を用いた場合とほぼ同じ１２５ｇ／８００ｍＬの泡が得られた。５ｃｍ（２インチ）の水が入った２．６ｍ²（２８平方フィート）のタンクに７．６Ｌ（２ガロン）のガソリンを入れて点火した。あまりに炎が激しく、Ａｍｅｒｅｘ２５０泡消火器を使用できるほど十分に近づけなかった。４ｍ（１３フィート）の延長部分を追加し、動力洗浄機の管を約４ｍ（約１３フィート）延長した。ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ／Ｓｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣ泡を散布すると、約７秒後に大きな炎がなくなり、作業者が火災に歩み寄って残りの炎を消すのに更に２０秒かかった。ちらつく炎は自然に消えた可能性もある。１分後、プロパンバーナーをタンクに当てた。泡の散布はわずか３０秒であったにもかかわらず、泡は下にあるガソリンがバーナーによって着火するのを防いだ。これは、炎を上げるガソリンの表面から出る蒸気に泡が反応して、炎を速やかに弱めたためとみられる。

約２０％のＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳを含有し、Ｓｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣを含有していない泡組成物は、２０００ｇのＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ５０％溶液、４００ｇのＳＬＥＳ、１００ｇの１％キサンタン水溶液、２０００ｇの水、及び１００ｇのエチレングリコールブチルエーテルを混合することで作製できる。この泡組成物は、ブレンダーで起泡させると、約２６８ｇ／８００ｍＬの濃度で形成される。この泡は膨張率が３倍で、０．７ｍ²（８平方フィート）のガソリン火災を消火するのに有効と思われる。エチレングリコールブチルエーテルを添加しなければ、膨張は２倍未満となる。
十分に膨張した泡を作製する上で、エチレングリコールブチルエーテルの使用が有用であるのは明らかである。好ましい組成物は、ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ溶液と共にエチレングリコールブチルエーテルとＳｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣの両方を使用したものである。例えば、２０００ｇのＨ₂Ｏ、１００ｇのＳｏｌｂｅｒｇ ＡＴＣ、２００ｇのＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ５０％、５０のエチレングリコールブチルエーテル、１０ｇのキサンタン１％溶液、及び７０ｇのＳＬＥＳからなる組成物は、ブレンダーで１６３ｇ／８００ｍＬの濃度の泡が得られた。このような組成物は、泡放射砲を用いると、濃度が１３０ｇ／８００ｍＬとなった。この泡は２．６ｍ²（２８．３平方フィート）のガソリン火災を消火するのに有効であった。

次の組成物は、泡としてもミストとしても使用できる。最初に１３３ｇの２％キサンタンを１３３ｇの４５％濃度のＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳと混合し、粘性の高い溶液を形成する。次いで１３３ｇのＳＬＥＳ、更に４０００ｇの水を添加した。最後に４３ｇのエチレングリコールブチルエーテルを添加した。５回分をブラダー付きの標準的な水加圧タンクに入れ、３４５ｋＰａ（５０ＰＳＩ）に加圧した。続いて、この圧力タンクをＳｉｍｐｓｏｎの２７，５７９ｋＰａ（４０００ＰＳＩ）高圧洗浄機の供給源とした。高圧洗浄機の管には、０．１サイズのＴＥＥＪＥＴフラットヘッドノズルを３０．４ｃｍ（１２インチ）間隔で３個配置したブームを装着した。２．６ｍ²（２８平方フィート）の円形タンクに１８．９Ｌ（５ガロン）のガスを入れて点火した。ＭＩＬ仕様試験で認められている３０秒以内での消火に約２０秒かかった。ブームをＴＯＲＱ泡放射砲と交換し、タンクに６０秒間泡を噴霧した。１分後及び５分後には、プロパンバーナーで泡の下のガスが着火しなかった。従って、ＭＩＬ仕様試験で９０秒以内でのバーンバック耐性が要求されているのに対し、ミスト、次いで泡をタンクに９０秒間散布して、２．６ｍ²（２８平方フィート）のガソリン火災を消火することができた。タンクに新たなガソリンを継ぎ足して点火した。泡で消火するのに約６０秒かかり、許容される３０秒を上回った。

０．１ノズルが３個付いたブームを使用した４５％濃度のＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳは、１８．９Ｌ（５ガロン）のガソリンによる２．６ｍ²（２８平方フィート）の火災の消火に約９～１０秒かかることに留意すべきである。ＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳはＳＬＥＳ又は石鹸を含有していないため、これらの成分は必要でない可能性があることを示している。従って、３％のＤＥＴＡＰＰＡ－ＦＳ４５％を含む低濃度泡組成物は、成功ではあったものの、より長い時間がかかり、またバーンバック耐性が得られた。
ガソリン火災はミストを用いた方が短い時間で消火できるが、再着火しやすいように思われる。泡での消火は、より時間がかかるものの、再着火しにくく、即ちバーンバック耐性が高い。泡を調製する最も簡単な方法は、単にＥＡＰＰＡ－ＦＳ溶液を既存の市販のＦＦ泡組成物に添加することで、これにより火災の脅威が高まるのを速やかに阻止する手段が得られる。

Ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓは安全データシート（ＳＤＳ）で汎用ＦＦ泡を、炭化水素系界面活性剤、複合糖質、無機塩類、溶剤、及び水からなる独自混合物である組成物として開示している。
Ａｍｅｒｅｘ Ｆｉｒｅは安全データシート（ＳＤＳ）で、ＦＦ泡が、結合性を有する溶剤であるジエチレングリコールブチルエーテル５～１５％、アニオン界面活性剤であるオクチル硫酸ナトリウム１～５％、界面活性剤であるコカミドプロピルベタイン１～１０％、水と混和可能な溶剤であるエチレングリコール１～５％、及び水などの無害成分が６０～９０％である汎用組成物であると開示している。増粘剤は、起泡性組成物の組成の一部であり、更に水溶性ポリヒドロキシポリマーの一種、特に多糖類であってよい。Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｆｏａｍ（米国ペンシルバニア州ウエストチェスター）は、汎用組成物を、そのＳＤＳで、ポリエチレングリコールモノブチルエーテル（３～７％）、デシル硫酸ナトリウム（１～５％）、オクチル硫酸ナトリウム（１～５％）、ラウレス硫酸ナトリウム（１～５％）、ブタン二酸、２－スルホ－、Ｃ－イソデシルエステル、ジナトリウム塩（０．５～１．５％）、１－ドデカノール（０．１～１．０％）、１－テトラデカノール（０．１～１．０％）のＦＦ泡濃縮液として開示している。
Ｓｏｌｂｅｒｇ Ｃｏｒｐ．の別の汎用ＦＦ泡組成物は、通常、水６０～８０％、ジエチレングリコールモノブチルエーテル７～１４％、デンプン（Ｂｕｔｙｌ Ｄｉ－Ｉｎｃｉｎｏｌ）、キサンタンガム（Ｋｅｌｔｒｏｌ）０～４％、デンプン（Ｃｅｒｅｓｔａｒ）０～４％、炭化糖ブレンドミックス０～２０％、ラウリル硫酸ジエタノールアミン０～５％、デシルエトキシ硫酸ナトリウム０～５％、コカミドプロピルベタインミックス０～５％、コカミドプロピルミックス０～５％、ヒドロキシスルタインオクチル硫酸ナトリウム０～５％、デシル硫酸ナトリウム０～５％、及びアルキルポリグルコシド０～５％（分布Ｃ８－Ｃ１６）からなる。これらのＦＦ泡濃縮液は全てかなり似ており、多少汎用的である。ＰＮＳを３％でＮａｔｉｏｎ ＦｏａｍのＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ｇｒｅｅｎ ３％－３に添加して同じく２．６ｍ²（２８平方フィート）のガソリン火災で試験を実施したところ、同様の結果であった。

最も実際的な手法は、このような汎用ＦＦ泡組成物にＥＡＰＰＡ－ＦＳ溶液を添加することで、これらの汎用ＦＦ泡の、特に可燃性液体火災に対する消火能力が向上することが示されている。以前に開示されたＦＦ泡組成物と類似している可能性が最も高い別のＦＦ泡組成物を生成する動機はほぼない。燃焼している液体表面を大きく乱さないように、泡をガソリンに穏やかに載せることが非常に重要である。燃焼しているガソリンの表面に近い泡は表面積が広く、表面から流れ出るイオン及びラジカルと反応し、それによって炎を消す。試験後のタンク内には、そのような炭形成による炭が常に観察される。ＦＦ泡に詳しい人なら、他の増粘剤、界面活性剤、有機溶剤を置き換えても、やはり上記のような汎用泡としての挙動を示すであろう。

本発明の簡便な一実施形態は、任意の製造業者のＦＦ泡とＥＡＰＰＡ又はＥＡＰＰＡ－ＦＳの水溶液を任意の比率で、更に有機溶剤、界面活性剤、及び増粘剤を一緒に添加することからなる。好ましくは、標準機器を用いた泡の比重がｇ／ｍＬで０．５５未満、より好ましくは０．３７未満、最も好ましくは０．２５未満となるように成分のバランスが取られている。最終泡溶液中のＥＡＰＰＡ溶液又はＥＡＰＰＡ－ＦＳ溶液の質量は、少なくとも２％且つ１５質量％未満であるものとする。より好ましくは３～８％である。ＦＦ泡濃縮液は、様々な供給業者が多様な方法で作製でき、ＥＡＰＰＡ又はＥＡＰＰＡ－ＦＳ溶液を含むこれらのＦＦフリー泡が本発明でクレームされる。ＦＦ泡は全て、ＥＡＰＰＡ及びＥＡＰＰ－ＦＳ溶液と混合されることが予想される。
ミスト及び泡の方法は、あらゆるクラスの火災を消火するために定義されており、この方法は、ミスト又は泡を、炎並びに火災付近の燃料及び材料に噴霧することからなる。安全のために、殆どの場合、できるだけ早く消火して延焼の可能性を減らすことが好ましい。通常、泡を散布して炎と燃料の間に保護層が形成されるのを待つよりも、ミストを散布して炎に直接かける方が早い。

大抵の状況では、扇形ミストを発生させるフラットチップノズルを使用するのが好ましい。扇形のミストは、炎と相互作用するよう、揺らして炎に入れ、左右に移動させる。ミストは炎の表面に向けて下向きにし、液体が飛び散らないように表面の上方で距離を保つことが好ましい。ミストは、炎を消し、再着火を防ぐのに適切な量である必要がある。ミストの量及びカバーする面積は、扇形のミストが向こう側に到達する前に、火災の片側の燃料が再着火しないようなものである必要がある。ミストの量が不十分な場合は、複数のフラットチップノズルを備えたブームと、場合によっては高圧ポンプを用いて、単位時間当たりのミストを増加させることができる。農業用ノズルは何百種類もあり、本発明ではそのまま適用できる。
ミストは低圧でも形成できるが、少量のミストしか作製されない。１３，７９０ｋＰａ（２０００ＰＳＩ）以上の圧力であれば、はるかに大量のミストが得られ、大規模火災で放出される大量の揮発性物質に対処できる。高圧で放出すると、液滴の表面積も広くなる。低圧の場合は、直径の大きなホースとスプレーノズルを備えたブームに複数のスプレーヘッドを取り付けても、同じ効果が得られる。
ミストは、ＥＡＰＰＡ、ＥＡＰＰＡ－Ｄ、ＥＡＰＰＡ－Ｃ、ＥＡＰＰＡ－ＣＤの溶液から作製できる。これらの組成物は、追加的に、これらの溶液に直接添加されたヒュームドシリカを含むことができる。近くの燃料に着火しないように、炎及びそれに伴う熱を鎮めることが重要となるタンク及び構造物火災では、ミストを直接噴霧することが重要である。クラスＡ及びＢのいずれの火災でも、燃料と可燃物の両方の表面近くに噴霧することが重要である。任意の表面上のＰＮＳの被膜は、熱又は炎にさらされると保護炭に変換し、その表面が熱を帯びたり、熱を伝達したりするのを実質的に防ぐ。

ＦＳを含む組成物を使用することがより好ましい。このような溶液は、炎に近い材料に散布すると、粘着性と厚みが増すからである。これらの材料上の被膜は、熱にさらされると、断熱して温度上昇を大幅に防ぐ膨張炭を形成する。タンク火災の内側を均等に被膜すると、側面の煙霧の再着火による炎を消すのに役立つ。保護炭の量を増やすために、難燃性溶液は少なくとも３．５のｐＨを有することが好ましく、少なくとも４．２のｐＨを有することがより好ましく、又は少なくとも５．０のｐＨを有することが最も好ましい。
これらのＥＡＰＰＡ溶液は、窒素とリンを多く含有するため肥料となる。４０％濃度のＤＥＴＡＰＰＡ水溶液をトマトの苗６本の周囲の土壌に添加した。ＥＡＰＰＡ水溶液４０％を土壌に散布した苗は、散布していない苗に比べて成長が早かった。ＤＥＴＡＰＰＡのミストで被膜した苗は、被膜のない苗よりも成長が早かった。明らかに、リンと窒素を多く含むため、これらの化合物が良好な肥料となっている。ＥＡＰＰＡ溶液はアンモニアを含まないため、植物に直接散布しても葉枯れを起こさないという特性がある。草やトマトの苗では落葉や葉枯れが生じなかった。ＥＡＰＰＡ溶液は、リン酸アンモニウム溶液と比べて日光に対して非常に安定しているため、有用期間が長く、ゆっくり放出する。

Claims (21)

1. エチレンアミンポリホスフェート溶液（ＥＡＰＰＡ）；ドープエチレンアミンポリホスフェート溶液（ＥＡＰＰＡ－Ｄ）；縮合エチレンアミンポリホスフェート溶液（ＥＡＰＰＡ－Ｃ）；ドープ縮合エチレンアミンポリホスフェート溶液（ＥＡＰＰＡ－ＣＤ）からなる群から選択される１つ又は複数の水溶液からなる消火水溶液であって、
   界面活性剤、増粘剤、水、及び有機溶剤からなる群から選択される２つ以上の化合物を追加的に含む場合に、ａ）ミスト状又はｂ）泡状若しくはミスト状である、消火水溶液。
2. ａ）前記ミストが、体積中位径（ＶＭＤ）が１５００ミクロン未満、又は６００ミクロン未満、又は４００ミクロン未満、又は２００ミクロン未満、又は７５ミクロン未満である液滴からなり、ｂ）前記泡の比重が０．５５ｇ／ｍＬ未満又は０．２５ｇ／ｍＬ未満である、請求項１に記載の消火水溶液。
3. 前記エチレンアミンが、エチレンジアミン（ＥＤＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、ピペラジン（ＰＩＰ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、及びペンタエチレンヘキサミン（ＰＥＨＡ）からなる群から選択され、
   ドーパントが親水性ヒュームドシリカであり、
   ｐＨが少なくとも３．５、又は少なくとも４．２、又は少なくとも５．０である、請求項１又は２に記載の消火水溶液。
4. 前記水溶液の濃度が３％より高い、又は１０％より高い、又は４５％より高い、又は６５％より高い、請求項１に記載の消火水溶液。
5. ａ）前記ミストが、火災に散布した時に、炎の抑制、煙の抑制、熱の抑制、炭化物及びガスを形成する火炎プラズマとの反応からなる群から選択される少なくとも１つの特性を有し、並びに、ｂ）前記泡が、火災に散布した時に、炎と燃料の間における被覆の形成、燃料蒸発の抑制、燃料の着火防止の強化からなる群から選択される少なくとも１つの特性を有する、請求項１又は２に記載の消火水溶液。
6. 請求項１又は２に記載の消火水溶液は、リン酸アンモニウム溶液、ポリリン酸アンモニウム溶液、エチレンジアミン硫酸塩溶液、硫酸ピペラジン溶液、及び硫酸ジエチレントリアミン溶液からなる群から選択される水溶液によって置き換えられ、質量濃度が少なくとも３％又は少なくとも２０％であり、追加的にペンタエリスリトール又はジペンタエリスリトールを含有し得る。
7. 圧力を用いて生成する方法であって、ａ）請求項１及び６に記載のミストを、ミストスプレーノズルを通して前記消火水溶液を押し出すことによって、ｂ）請求項１及び６に記載の泡を、曝気泡スプレーノズル又は泡放射砲を通して前記溶液を押し出すことによって、生成する方法。
8. 請求項７に記載の圧力が、少なくとも６８９ｋＰａ（１００ＰＳＩ（ポンド毎平方インチ））、又は少なくとも２，７５８ｋＰａ（４００ＰＳＩ）、又は少なくとも５，５１６ｋＰａ（８００ＰＳＩ）、又は少なくとも１０，３４２ｋＰａ（１５００ＰＳＩ）、又は少なくとも２０，６８４ｋＰａ（３０００ＰＳＩ）であり、前記ミストが、フラットチップスプレーノズルを用いて生成される。
9. 請求項７又は８に記載のミストを生成する機器は、
   １）消火水溶液を最大４８．２ＭＰａ（７，０００ＰＳＩ）の非常に高い圧力で、ホースを通して、スプレーガンチップの小さな孔からポンプで押し出すエアレススプレーガンであって、前記チップが、前記溶液を、小さな液滴からなる扇形の噴霧パターンに均等に分解するように設計されているエアレススプレーガン、
   ２）エアレススプレーガンに圧縮空気を添加するエアアシスト式エアレススプレーガン、
   ３）大きな液滴を小さな液滴に分解する高速移動気流に、消火水溶液を注入するエアブラスト噴霧器、
   ４）消火水溶液の油圧霧化、
   ５）消火水溶液を霧化する、空気圧縮機又はタービンからポンプで送り込まれた空気を有する少量噴霧器、
   ６）消火水溶液を霧化する、空気圧縮機又はタービンからポンプで送り込まれた空気を有する大容量低圧（ＨＶＬＰ）、
   ７）ミストノズルが装着された高圧洗浄機又はパワーウォッシャー
   からなる群から選択される。
10. 消火する方法であって、ａ）請求項８又は９に記載の前記ミストを火災の炎に噴霧することによって、又は、ｂ）請求項８又は９に記載の前記泡を火災に噴霧し、燃料上方に前記泡の被覆を広げることによって、消火する方法。
11. 請求項１０に記載の方法が、ａ）ミストが炎を貫通し、炎と反応して炎を抑制するような、又は、ｂ）泡が炎を貫通し、燃料と炎の間に被覆を形成するような、量及び圧力を有する。
12. ａ）前記ミストが、炎の抑制、煙の抑制、熱の抑制、炭化物及びガスを形成する火炎プラズマとの反応からなる群から選択される少なくとも１つの特性を有し、ｂ）前記泡が、炎の抑制のための被覆の形成、蒸気放出の抑制、及び熱の抑制からなる群から選択される少なくとも１つの特性を有する、請求項１０及び１１に記載の方法。
13. 延焼を防止する方法であって、火災付近にある引火性及び可燃性材料に、ａ）請求項１～５に記載の前記ミストを噴霧すること、又は、ｂ）請求項１～５に記載の前記泡を噴霧することからなる、方法。
14. 消火器であって、ａ）請求項１～４に記載のミスト水溶液を含み、ミストスプレーチップを有するノズルが装着され、前記水溶液が、ＶＭＤが１５００ミクロン未満、又は６００ミクロン未満、又は４００ミクロン未満、又は２００ミクロン未満、又は７５ミクロン未満であるミストとして放出されるような圧力で操作され、ｂ）請求項１～４に記載の泡水溶液を含み、曝気ノズルが装着され、比重が０．５５ｇ／ｍＬ未満、又は０．３７ｇ／ｍＬ未満、又は０．２５ｇ／ｍＬ未満の泡が放出されるような圧力で操作される、消火器。
15. 請求項１４に記載の圧力が、少なくとも５５２～６８９ｋＰａ（８０～１００ＰＳＩ）、又は少なくとも１，３７９ｋＰａ（２００ＰＳＩ）、又は少なくとも５，５１６ｋＰａ（８００ＰＳＩ）、又は少なくとも１３，７９０ｋＰａ（２０００ＰＳＩ）である。
16. 請求項１～６に記載の水溶液を含む加圧タンクからなる消火システムであって、ａ）フラットチップスプレーノズルを用いて、ＶＭＤが１５００ミクロン未満、若しくは６００ミクロン未満、若しくは４００ミクロン未満、若しくは２００ミクロン未満、若しくは７５ミクロン未満であるミストが放出されるような圧力及び流量で作動するか、又は、ｂ）泡放射砲を用いて、比重が０．５５ｇ／ｍＬ未満、若しくは０．２５ｇ／ｍＬ未満の泡が放出されるような圧力及び流量で作動する、消火システム。
17. 請求項１６に記載のミストは、少なくとも２つのノズルを備える少なくとも１つのブームからなるシステムによって供給され、前記ブームは炎内に突出され、前記システムは、ＶＭＤが１５００ミクロン未満、又は６００ミクロン未満、又は４００ミクロン未満、又は２００ミクロン未満、又は７５ミクロン未満であるミストを放出するような圧力で作動する。
18. スプリンクラーシステムであって、請求項１～４に記載の水溶液を前記システム内の流体とし、放出されるミストのＶＭＤが１５００ミクロン未満、又は６００ミクロン未満、又は４００ミクロン未満、又は２００ミクロン未満、又は７５ミクロン未満となるような圧力及びスプリンクラーヘッドを有するスプリンクラーシステム。
19. 請求項１に記載の泡は、ジエチレングリコールｎ－ブチルエーテル、ジプロピレングリコールｎ－プロピルエーテル、ヘキシレングリコール、エチレングリコール、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコール、グリセロール、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ソルビトールからなる群から選択される１つ又は複数の有機溶剤；キサンタンガム、スクレログルカン、ヘテロ多糖７、ローカストビーンガム、部分加水分解デンプン、グアーガムからなる群から選択される１つ又は複数の増粘剤；ラウリルエーテル硫酸ナトリウム（ＳＬＥＳ）、ラウリル硫酸アンモニウム、ラウレス硫酸アンモニウム、ミリスチル硫酸ナトリウム、及びミレス硫酸ナトリウムからなる群から選択される１つ又は複数の界面活性剤を含む。
20. 任意の比率の、汎用泡組成物と請求項１に記載の泡水溶液との混合物からなるフッ素フリー（ＦＦ）泡。
21. 植物又は土壌に直接散布される肥料として使用するための、ミスト状の、請求項１に記載の消火水溶液。