JP4221134B2 - 感熱ゲル化消火用水組成物及び消火方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火災の熱を利用して一時的に非流動性ハイドロゲルを形成することで、消火時の水損を著しく減少させ、長時間にわたって格段に高い消火力を維持することができ、火災の延焼阻止並びに消火後の再燃焼防止に優れ、且つ消火後簡単に廃棄できる水系消火用水組成物及び該消火用水組成物を使用する消火方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水資源が比較的豊富でかつ手近に利用するのに最も便利であるという長所を備えている。また、水は火災を消火する際に多くの利点があるため、従来の消火薬剤のほとんどは大量の水で希釈して使用されていた。まず、水は高い比熱と蒸発熱を有するため、蒸発による冷却作用を示す。最初に、水は蒸発に伴い、燃焼物から熱を奪い続くことにより、燃焼物の温度を着火温度以下に降下させることができ、消火作用を発揮する。加えて、高温において、水は完全に気化するので、燃焼物の周囲に水蒸気層が形成される。この水蒸気層は、空気層を置き換え、燃焼に必要な酸素を遮断することで、火災をくいとめることができる。
【０００３】
一方、水を用いて消火活動を行う際に、多くの好ましくない欠点をも有している。即ち、水は低粘度を示し、良好な流動性を有するために、燃焼物の表面に長く滞留することができず、瞬時に落下し地面に流失する傾向を示す。また、燃焼の火力が強くなると、水は燃焼物の表面に接近することが困難となり、高温による水の飛散や蒸発等が生ずる。そのため、長時間に渡って連続放水を必要としている。しかしながら、林野、草原、山岳等の乾燥地帯では、利用できる水源はまれであり、限られた水を効率的に使用しなければならない制限がある。
【０００４】
さらに消火活動の際に、大量の水が上述のように流れ落ちるため、特に高層建物の火災の消火に際し、火災とは直接関係のない下層建物への水の滲入、隣接建物への水の飛散等が起り、水損による二次的災害を引き起こす問題点を有している。
【０００５】
水に基づく上記欠点を解決するために、多くの改善法が提案されてきた。その中で、燃焼物から水の流失を抑えるために、消火用水に水に可溶ではない粉末状、顆粒状又は液体分散状の高吸水性ポリマーゲルを添加してなる混合物を使用する方法が種々提案されている。例えば、米国特許５１９０１１０号は、２０〜５００ミクロンの粒径を有する吸着性架橋ポリマーを水混和性媒体に分散させ、生じたゲル溶液の粘度が１００ｍＰａ・ｓを超えないように教示している。この系は水の担体である吸着性ゲル粒子に充分な膨潤時間を与えず、消火時に粒子を燃焼物の表面に付着させるための十分な粘度を有さなかった。
【０００６】
また、特開平５−３０５１５３号公報はコンニャクマンナンの粘子をカルシウムなどの凝固剤で固めた食用コンニャク塊状のもの、或いはコンニャクの粉末を含んだ粘着性のある消火用水の使用が提案されている。しかしながら、該方法は、水不溶性のコンニャクを消火水に混入させ使用したため、噴出時における消火ポンプ、ホース又はノズルの閉塞が懸念されるものであった。
【０００７】
同様に、特開平１０−１５５９３２号公報は顆粒状で高吸水性のポリマーに消火機能を持った水系消火剤を含浸して形成した消火剤組成物、及びそれを吹き付ける消火方法を開示されている。この方法は消火において、使用する吸水性ポリマー媒体の粘度、膨潤した顆粒同志の粘着による大塊状化問題に充分言及していない。
【０００８】
米国特許４９７８４６０号はポリマーゲル粒子の凝集を防止するために適当な水溶性分散剤が添加されている。この系は通常の消火ホース長さで消火活動を行うとき、ポリマー粒子の膨潤時間が長く、所望の吸水量を達成するために、ポリマーゲル粒子を高濃度で添加する必要があった。
【０００９】
このように、消火用水に使用される代表的な高吸水性ポリマーの粒径はほとんど２０ミクロンより大きいことが開示されている。そのため、消火用水に添加された「水ゲル」は顆粒状で固形的な性質を有し、現状の標準消火装置を通して噴出する際に、ゲル粒子の凝集による装置の閉塞は操作不能に導くことが多く、使用中失敗の可能性は高いため、多くの消火活動用途でこれらの「水ゲル」を使用することは不可能でないにしても困難である。
【００１０】
また、特開平９−１４０８２６号公報は、逆相重合によって生成される１ミクロン未満小さい粒径を有する油中水型架橋した水膨潤性ポリマーを防火及び消火用水に混合させ、消火活動に使用している。この報告は液体の形で供給水に導入できるポリマー粒子の使用を強調し、加えて燃焼物の垂直及び水平の両方の面に良好に付着させるために、５００〜５００００ｍＰａ・ｓの粘度を有する高粘性流体の使用を教示している。この系は典型的な高吸水性ポリマー粒子の添加に対してかなりの改良であったが、吸水性ポリマー粒子は水に対して不溶である欠点があり、消防器具への付着及び使用不能などの問題を有するので、実験段階の域を超えていない。
【００１１】
従って、消火活動に、低温で比較的低粘度を有し、標準消防装置で充分に噴出することができ、高温において放出された消火用水は燃焼物の垂直及び水平面に付着できるような十分な高粘度に上昇し、かつ迅速にゲル化または固形化できる水溶性消火用水が求められている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、消火活動における水源の効率化を図るための上述の公知の消火媒体又は消火媒体添加剤の欠点を克服し、防火及び消火に使用される水に、特定の設定温度以下で水溶性であり、設定温度以上で固形化する高分子を添加して生成した消火用水組成物、及び必要に応じて固形化した高分子ゲルの固定化剤、燃焼物表面に浸透機能を持った界面活性剤、消火機能を持った防炎剤を加えてなる消火用水組成物を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、消火用水に水溶性高分子を添加しても生成する水混合液は常温では均一な流動体でありながら、粘度も比較的小さく既存の標準消火装置を用いることができ、燃焼物表面で消火用水を含んだままでゲル化ないし固形化することができる高分子添加剤を求めて鋭意検討した結果、メトキシル基％２６．０〜３３．０のメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メトキシル基％１７．０〜３１．０、ヒドロキシプロピル基１５．０％以下のヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリアルキレンオキシル基置換セルロース、ポリマーにした時に下限臨界溶液温度を有する重合性化合物であるビニルモノマー及び／又はアニオン基を有する重合性化合物であるイオン性ビニルモノマーをグラフトしたセルロースからなる群より選択した一種以上である感熱ゲル化性と水を含み、１％ポリマー溶液の設定温度以下の粘度が１０−２９０ｍＰａ・ｓである消火用水組成物がその目的に達成し得ることを見出した。また、本発明は、上記感熱ゲル性高分子を消火用水添加剤の主成分として用いることにより、使用後簡単に廃棄できる新規な消火用水組成物及びそれを使用した消火方法を見出して、本発明を完成させることに至った。
【００１４】
また、本発明の消火用水は、上記感熱ゲル化性高分子の他、必要に応じて該高分子の熱による固形化したゲルの強度を上げるための各種水溶性ポリマー添加剤や、該高分子の熱架橋反応を起す水溶性架橋剤や、通常使用される防炎剤、界面活性剤、凝固点降下剤などの消火用薬品を含ませても良い。
【００１５】
火災時に、該消火用水が設定温度以下で相対的に低粘度を有するため、各種標準消火設備の使用を通して容易に噴出され、且つ各方向の火源を迅速に接近・粘着・被覆することができる。所謂、火災の熱で設定のゲル化温度を超えると、該消火用水は迅速に増粘ゲル化し、その結果、急速な飛散・流失又は蒸発がなく、消火するまでに燃焼物の表面に滞留することができる。さらに、該消火用水は消火時に空気を遮断するゲル隔離層が形成されるため、高い燃焼阻止効果を示し、優れた消火力を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に使用される感熱ゲル化性高分子は、特定の設定温度以下では水溶性であり、設定温度以上では水不溶性のハイドロゲルとなる、特定のセルロースの誘導体である。この感熱ゲル化性高分子を消火用水に添加して形成する水溶液が常温では流動性を有し、従来の消火用水と同様に標準消防装置を使用することができ、燃焼物に噴射又は噴霧したとき、燃焼熱で水を含んだ状態でゲル化乃至固形化して燃焼物の表面に粘着・被覆し、長時間にわたって優れた消火力を維持することができるので、燃焼及び延焼を防止するようにしたものである。また、本発明にかかる消火用水組成物は、例えば、高層ビル火災、草原火災、森林火災、石油火災などの大規模の火災及び一般火災の消火薬剤として好適に用いられる。
【００１７】
本発明の感熱ゲル化性を有するセルロース誘導体は、メトキシル基％２６．０〜３３．０のメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メトキシル基％１７．０〜３１．０、ビドロキシプロピル基１５．０％以下のヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリアルキレンオキシル基置換セルロース、ポリマーにした時に下限臨界溶液温度を有する重合性化合物であるビニルモノマー及び／又はアニオン基を有する重合性化合物であるイオン性ビニルモノマーをグラフトしたセルロースである。これらの高分子は、単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
【００２０】
本発明の感熱ゲル化性セルロース誘導体のゲル化又は固形化温度は、常温乃至は火災現場での温度で、また盛夏時の温度で、消火設備
内で消火用水がゲル化しない温度以上に設定する必要がある。さらに、寒冷地域及び火災現場の周囲温度を考慮して４５℃〜８０℃の温度範囲で制御するとよい。
【００２１】
上記グラフト重合用特定のビニルモノマーとしては、具体的には、例えば、Ｎ−アクリロイルピペリジン、Ｎ−３−イソプロポキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−８−アクイロイル−１，４−ジオキサ−８−アザスピロ[４，５]デカン、Ｎ−１−メトキシメチルプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−２−メトキシエチル−Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド、Ｎ−２−メトキシエチル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−３−エトキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ−１−メチル−２−メトキシエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−２−エトキシエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−２−メトキシエチル−Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）アクリルアミド、Ｎ−３−メトキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−シクロプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−（１，３−ジオキソラン−２−イルメチル）−Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ−アクリロイルピロリジン、Ｎ−（２，２−ジメトキシエチル）−Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−３−（２−メトキシエトキシ）プロピル（メタ）アクリルアミド、アミノ酸基を含むアクリルアミド化合物などのＮ−置換（メタ）アクリルアミド誘導体、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ−ビニルイソブチルアミド、Ｎ−ビニル−Ｎ−メチルアセトアミドなどのＮ−ビニル置換アミド誘導体、２−モルホリノエチル（メタ）クリレート、２−（２−モルホリノエトキシ）エチル（メタ）クリレート、２−モルホリノプロピル（メタ）クリレート、モルホリンテトラエチレンオキシ（メタ）クリレート、３，５−ジメチルモルホリンテトラエチレンオキシ（メタ）クルレート、メトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール・ポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール・ポリプロピリングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール・ポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ブトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ベンジルオキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレートなどのエステル型ビニルモノマー、ビニルメチルエーテルが挙げられるが、特に限定されるものではない。これらのビニルモノマーは、単独で使用してもよく、また、二種類以上を併用してもよい。上記例示の特定のビニルモノマーのうち、Ｎ−置換（メタ）アクリルアミド誘導体が特に好ましい。かかるグラフト重合反応技術は現在良く知られている。
【００２２】
前記グラフト重合用特定のイオン性ビニルモノマーとしては、例えば、（メタ）アクリル酸塩（アルカリ金属塩、アンモニウム塩）、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸塩（アルカリ金属塩、アンモニウム塩）、ｐ−スチレンスルホン酸塩（アルカリ金属塩、アンモニウム塩）、ビニルスルホン酸塩（アルカリ金属塩、アンモニウム塩）、メタアリルスルホン酸塩（アルカリ金属塩、アンモニウム塩）、２−（メタ）アクリロイルオキシエタンスルホン酸塩（アルカリ金属塩、アンモニウム塩）、モノ（２−（メタ）アクリロイルオキシエチル）アシッドホスフェート塩（アルカリ金属塩、アンモニウム塩）などのアニオン性基を有するビニルモノマー、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリレート誘導体由来の各種４級アンモニウム塩、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリルアミド誘導体由来の各種４級アンモニウム塩などのカチオン性基を有するビニルモノマー、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリレート誘導体由来の各種両性イオン基を持つ分子内塩形成性単量体、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリルアミド誘導体由来の各種両性イオン基を持つ分子内塩形成性単量体などのベタイン型モノマー、アミノ酸塩を含むアクリルアミド誘導体が挙げられるが、特に限定されるものではない。これらのイオン性ビニルモノマーは、単独で使用してもよく、また、二種類以上を併用してもよい。上記例示の特定のイオン性ビニルモノマーのうち、アニオン性基を有するビニルモノマーがより好ましく、（メタ）アクリル酸のアルカリ塩、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸のアルカリ塩が特に好ましい。かかるグラフト重合反応技術は現在良く知られている。
【００２３】
グラフト重合により生成したセルロース誘導体の場合において、上記の特定のビニルモノマーと上記特定のイオン性ビニルモノマーとのモル比、モノマーの種類によって異なるが、即ち、グラフト重合用モノマー成分における特定のビニルモノマーの割合は、特に限定されるものではないが、５０モル％以上が好ましく、７０モル％以上がより好ましい。特定のビニルモノマーの割合が５０モル％未満の場合には、熱による優れたハイドロゲルを得られない恐れがある。
【００２４】
具体的には、例えば、特定のビニルモノマーであるＮ−イソプロピル（メタ）アクリルアミドが、８０〜９９モル％、特定のイオン性ビニルモノマーであるアクリル酸ナトリウムが１〜２０モル％、の割合でセルロースにグラフト共重合させ、感熱ゲル化性を有するセルロース誘導体を得る方法が挙げられる。
【００２５】
前記セルロース誘導体は、１５０００以上の分子量を有するものが好ましく、５００００以上の分子量を有するものがより好ましい。分子量が１５０００未満の場合には、消火用水に添加して形成する水混合液は感熱ゲル化性を示さない恐れがある。
【００２６】
前記セルロース誘導体の使用濃度範囲は、０．２０〜２０．０重量％が好ましく、０．５０〜１５．０重量％がより好ましく、０．７５〜１０．０重量％が特に好ましい。使用濃度が０．２０重量％以下の場合には、消火用水は感熱ゲル化性を示さない恐れがある。また、使用濃度が２０．０重量％を超える場合には、セルロース誘導体は完全に溶解しない恐れがあり、放水操作が困難となるので、消火設備が閉塞されることもあり、消火不能に導くことが多い。
【００２７】
本発明の消火用水組成物は、前記感熱ゲル化性セルロース誘導体のほかに、必要に応じて、水溶性ポリマー固定化剤を添加し、さらに必要に応じて防炎剤、界面活性剤、凝固点降下剤、熱架橋剤を配合したものであり、火災の消火能力に特に優れる。
【００２８】
水溶性ポリマー固定化剤は、セルロース誘導体のゲル強度を強めるよう作用し、その種類は特に限定されないが、有用なポリマーの例は、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。
【００２９】
本発明の消火用水組成物に添加される水溶性防炎剤としては、燃焼物の種類によって異なるが、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、燐酸第２アンモニウム、燐酸第１アンモニウム、縮合燐酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、スルファミン酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、硼酸アンモニウム、ホウ砂、水ガラス、タングステン酸ソーダ、錫酸ソーダ、オルソ燐酸、縮合燐酸、硼酸、スルファミン酸グアニジン、燐酸グアニジン、メチロール燐酸グアニジン、燐酸グアニル尿素、燐酸メラミン、塩酸グアニジン、テトラ硼酸グアニジン、炭酸グアニジンなどが挙げられる。これらの防炎剤は、単独で使用してもよく、また、二種類以上を併用することによって、より優れる防炎効果を発揮することができる。さらに、有害性、廉価性及び試薬入手容易性の面を考慮すると、燐酸第２アンモニウム又は燐酸第１アンモニウムは毒性がないため、その水溶液は現に山火事に使用されており、また化学肥料としても使用されている物質であるので、より好ましい。
【００３０】
本発明の消火用水に含まれる浸透剤（界面活性剤）としては、アニオン性界面活性剤であり、中でもアニオン性親水基を含有する界面活性剤が、起泡性並びに防炎剤の浸透剤としての浸透性が大きく、消火能力に優れるためより好ましい。アニオン性親水基含有界面活性剤としては、例えば、アルキルスルホコハク酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、α−スルホ脂肪酸又はエステル塩、アルカンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル又はアルケニル硫酸塩、アルキル又はアルケニルエーテル硫酸塩、アルキル又はアルケニルエーテルカルボン酸塩、アルキル又はアルケニルリン酸塩、飽和又は不飽和脂肪酸塩などが挙げられるが、特に限定されるものではない。これらの界面活性剤は、単独で使用してもよく、また、二種類以上を併用してもよい。上記例示のアニオン性界面活性剤のうち、スルホコハク酸塩型及びスルホン酸塩型の界面活性剤がより好ましく、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムが浸透性に優れ、かつ天然系の合成界面活性剤であり、自然環境中で分解されやすいので特に好ましい。
【００３１】
本発明の消火用水組成物には、必要に応じて熱架橋剤を添加してもよい。使用できる熱架橋剤としては、特に限定されないが、例えば、尿素ホルマリン樹脂、メチロールメラミン樹脂、グリオキザール、タンニン酸からなる群より少なくとも１種以上を用いることができる。
【００３２】
本発明の消火用水組成物には、更に凝固点降下剤を配合することもできる。使用できる凝固点降下剤としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコールなどの多価アルコール類、セロソルブ類、カルビトール類、尿素などが挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００３３】
本発明の消火用水組成物の製造方法、つまり、水、感熱ゲル化性セルロース誘導体、必要に応じてポリマー固定化剤、防炎剤、界面活性剤、及び凝固点降下剤の混合溶解方法は、特に限定されるものではないが、種々の方法を採用することができる。具体的には、例えば、感熱ゲル化性セルロース誘導体、ポリマー固定化剤、防炎剤、界面活性剤、及び凝固点降下剤を使用濃度に合わせて一度に全て溶解する方法；感熱ゲル化性セルロース誘導体とポリマー固定化剤を溶解した後、防炎剤、界面活性剤、及び凝固点降下剤を添加する方法；予め感熱ゲル化性セルロース誘導体、ポリマー固定化剤、防炎剤、界面活性剤、及び凝固点降下剤の濃厚水溶液を調製しておき、消火時に消火用の水で希釈する方法；などが挙げられる。いわゆる、消火時に該消火用水組成物は、感熱ゲル化性セルロース誘導体とその他の消火用助剤（但し、必要に応じて）と水とを含んでおり、特定の設定温度以下で均一な溶液状態となっていればよい。
【００３４】
火元に向けて水が直接噴射されると、炎に到達する前に飛散及び急速な蒸発が起り、さらに炎に到達した水は低所に流れ落ち又は浸透することが発生し、多くの水が効果的に消火活動に寄与していない。本発明の消火用水が使用されると、垂直又は水平面に噴射されるとき、該消火用水は火炎中で水を取り込んだままで増粘乃至ゲル化し、水の急速な蒸発・飛散を防ぐことができる。さらに、増粘乃至ゲル化した消火用「水」は燃焼物の表面に落下・付着し、燃焼熱で固形化することにより、水損を著しく減少させ、少量の水で効率のよい消火活動を実施することができる。
【００３５】
本発明による消火用水組成物では、ハイドロゲル形成性セルロース誘導体は、主として水の燃焼物表面における滞留を確保する。結合水は流出することができず、その結果、ほぼ全量の消火用水が炎の中心に止まり、既に記述した消火力を長期にわたって発揮することができるので、火は少ない水で消される。付加的な利益として、本発明の消火用水を用いることによって、連続放水の必要はなく、一般に必要とされる人力及び材料資源を最小限に抑えることができる。また、このことは、火災において水による二次的な災害の減少にも導く。
【００３６】
本発明の消火用水は、燃焼物の表面に被覆した後、高含水のハイドロゲルを形成するので、水はその表面から熱を除去し、そのため炎が引火点以下に降下して消火されるまで、水の蒸発による冷却作用が続ける。このハイドロゲル層の形成は、燃焼のために必要とされる酸素の供給を遮断し、その結果火炎を窒息させる効果を与える。加えて、火炎に近くのまだ着火していない表面への火の広がりをも防止する効果を有し、いわゆる未着火表面をハイドロゲルで蔽うと、燃焼の連鎖反応を断ち切る延焼防止という重要な役割を果たし、大きな消火力及び防火力を得ることができる。
【００３７】
本発明の消火用水組成物は、通常用水、河川水乃至海水のような自然の水源を利用することができ、地域の水質硬度変化による消火性能の低下を起さないので、より広域の火災に対応することができる。
【００３８】
本発明の消火用水組成物は、小規模の火災のほか、大規模の火災に対して優れた消火性能を有する。特に、該消火用水組成物は水源の少ない状況において、林野火災、山火災、草原火災、地震火災など火災発生時にヘリコプターなどにより空中から重複散布の必要性がないので、より顕著な消火効果と威力を発揮する。
【００３９】
本発明に使用される感熱ゲル化性セルロース誘導体は、生分解性を有するので、消火後に簡単に廃棄することができ、環境への悪影響がない。
【００４０】
本発明の消火用水組成物は、全て水溶性であり、放水による消火器具の閉塞による使用不能などの欠点を実質的に持たなく、消火活動が簡単に停止・再開することができる。消火後、設備は再び水洗され、直ちに使用できる状態になる。従って、本発明は従来開示されている技術（例えば、米国特許４９７８４６０号、特開平５−３０５１５３号公報、特開平１０−１５５９３２号公報、特開平９−１４０８２６号公報）を大きく改良したものであり、つまり、高吸水性ポリマーゲルを添加する消火用水に比べて、実質的な技術前進を表す。
【００４１】
【実施例】
以下に感熱ゲル化性セルロース誘導体を含む消火用水の調製及びそれを用いた消火方法について、詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。尚、以下の例において、感温増粘温度は２０℃における粘度より高くなる温度を示し、感温ゲル化温度は粘度が１００００ｍＰａ・ｓを超える温度を示す。また、特記しない限り％は重量％を表す。
【００４２】
調製例１：消火用水組成物１の調製
１Ｌ容量のビーカーを使用し、防炎剤として燐酸第２アンモニウム２．０％、浸透剤としてジオクチルスルホコハク酸ナトリウム０．２％を含有する９９０ｇの水溶液に、メチルセルロース（メトキシル基含有量２９．６％、分子量１２万）１０ｇを入れ、攪拌溶解した。得られた１％のポリマー溶液の粘度は２０℃にて、Ｂ型粘度計を用いて測定したところ、２６ｍＰａ・ｓであった。また、この水溶液の感熱増粘温度及び感熱ゲル化温度がそれぞれ４０℃〜４５℃及び５５℃〜６０℃であった。
【００４３】
調製例２：消火用水組成物２の調製
１Ｌ容量のビーカーに純水９９０ｇを入れ、メチルセルロース（メトキシル基含有量２９．８％、分子量３５万）１０ｇを加えて攪拌しながら、分散溶解した。得られた１％のポリマー水溶液の粘度は２０℃にて、Ｂ型粘度計を用いて測定したところ、２５５ｍＰａ・ｓであった。また、この水溶液の感熱増粘温度及び感熱ゲル化温度がそれぞれ５０℃〜５５℃及び５５℃〜６０℃であった。
【００４４】
調製例３：消火用水組成物３の調製
１Ｌ容量のビーカーに純水９７９ｇ、メチルセルロース（メトキシル基含有量２９．８％、分子量３５万）１０ｇ、燐酸第２アンモニウム１０ｇ及びジオクチルスルホコハク酸ナトリウム１ｇを入れ、攪拌溶解した。得られた１％のポリマー溶液の粘度は２０℃にて、Ｂ型粘度計を用いて測定したところ、２７７ｍＰａ・ｓであった。また、この水溶液の感熱増粘温度及び感熱ゲル化温度がそれぞれ４０℃〜４５℃及び４５℃〜５０℃であった。
【００４５】
調製例４：消火用水組成物４の調製
１Ｌ容量のビーカーに９９０ｇを入れ、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（メトキシル基含有量２９．０％、ヒドロキシプロポキシル基含有量６．２％、分子量３８万）１０ｇを加えて攪拌しながら、分散溶解した。得られた１％のポリマー水溶液の粘度は２０℃にて、Ｂ型粘度計を用いて測定したところ、２６８ｍＰａ・ｓであった。また、この水溶液の感熱増粘温度及び感熱ゲル化温度がそれぞれ６５℃〜７０℃及び７０℃〜７５℃であった。
【００４６】
調製例５：消火用水組成物５の調製
１Ｌ容量のビーカーに純水９７９ｇ、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（メトキシル基含有量２９．０％、ヒドロキシプロポキシル基含有量６．２％、分子量３８万）１０ｇ、燐酸第２アンモニウム１０ｇ及びジオクチルスルホコハク酸ナトリウム１ｇを入れ、攪拌溶解した。得られた１％のポリマー溶液の粘度は２０℃にて、Ｂ型粘度計を用いて測定したところ、２９０ｍＰａ・ｓであった。また、この水溶液の感熱増粘温度及び感熱ゲル化温度がそれぞれ５５℃〜６０℃及び６５℃〜７０℃であった。
【００４７】
（木材消火評価）
実施例１
調製例３で作成した消火用水組成物３Ｌを水消火器（ハッタ製作所製消火訓練用、テスター７、消火水噴射ノズル径２ｍｍφ）に入れ、圧搾空気を用いて消火器内の内圧を７×１０５ Ｐａに加圧し、３ｃｍ角、長さ５０ｃｍの松材５本を１段とし、１５段を格子状に積み上げた櫓に着火し、櫓全体が独立燃焼状態となった後、消火器より消火用水を放水し、消火試験を行った。同一条件での消火試験を１０回行い、放水開始から鎮火迄に要した平均時間（秒）と使用した消火用水の平均使用量（ｋｇ）の積算値を使用した消火用水の消火効率とし、その値を算出したところ、８０．２ｋｇ・秒であった。
【００４８】
実施例２
調製例５で作成した消火用水組成物３Ｌを使用した以外は、実施例１と同様の条件にて消火試験を行い、消火効率を求めたところ、９０．２ｋｇ・秒であった。
【００４９】
実施例３
調製例１で作成した消火用水組成物３Ｌを使用した以外は、実施例１と同様の条件にて消火試験を行い、消火効率を求めたところ、１０２．５ｋｇ・秒であった。
【００５０】
比較例１
水道水を消火用水として用いた以外は、実施例１と同様の条件にて消火試験を行い消火効率を求めたところ、２５８．４ｋｇ・秒であった。
【００５１】
（油脂消火評価）
実施例４
直径２５０ｃｍ、深さ７０ｃｍの容器に油脂（市販天ぷら油）５００ｍＬを入れ、添加３０秒後（炎の高さ約１ｍ）から調製例２で作成した消火用水組成物３００ｍＬを柄付き５００ｍＬ容量ステンレス製ジョッキに分取し一括投入し、投入後鎮火に至る時間を測定すると共に、消火液投入直後から鎮火に至る炎の様子を観察した。
結果、鎮火に要した時間は、１６秒であり、消火液投入直後〜鎮火まで、炎の拡散は軽微であった。
【００５２】
実施例５
調製例４で作成した消火用水組成物３００ｍＬを用いた以外実施例４と同一条件にて評価を行った。結果、鎮火に要した時間は１３秒であり、消火液投入直後〜鎮火まで炎の拡散は軽微であった。
【００５３】
【発明の効果】
本発明による感温ゲル化消火用水組成物は、常温で粘度が比較的に小さい水溶性流動体であり、通常の消火装置を使用することができる。該消火用水組成物は、火災の熱で高粘度を有するゲル化状態を形成するので、燃焼物の表面に付着する度合いが大きくなる。本発明の消火用水組成物によれば、消火力に優れると共に、長期にわたって高い消火力を維持することができ、一度消火した物体は再着火しないという極めて優れた効果を奏し得るものである。また、少量の使用でも消火が可能となるので、消火用水の損失を著しく減少することができ、二次災害を引き起こさないものである。さらに、本発明の消火用水組成物は、一般の水系消火薬剤に比べ、多種類の火災に対応することができ、使用範囲が広い。
【発明の属する技術分野】
本発明は、火災の熱を利用して一時的に非流動性ハイドロゲルを形成することで、消火時の水損を著しく減少させ、長時間にわたって格段に高い消火力を維持することができ、火災の延焼阻止並びに消火後の再燃焼防止に優れ、且つ消火後簡単に廃棄できる水系消火用水組成物及び該消火用水組成物を使用する消火方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水資源が比較的豊富でかつ手近に利用するのに最も便利であるという長所を備えている。また、水は火災を消火する際に多くの利点があるため、従来の消火薬剤のほとんどは大量の水で希釈して使用されていた。まず、水は高い比熱と蒸発熱を有するため、蒸発による冷却作用を示す。最初に、水は蒸発に伴い、燃焼物から熱を奪い続くことにより、燃焼物の温度を着火温度以下に降下させることができ、消火作用を発揮する。加えて、高温において、水は完全に気化するので、燃焼物の周囲に水蒸気層が形成される。この水蒸気層は、空気層を置き換え、燃焼に必要な酸素を遮断することで、火災をくいとめることができる。
【０００３】
一方、水を用いて消火活動を行う際に、多くの好ましくない欠点をも有している。即ち、水は低粘度を示し、良好な流動性を有するために、燃焼物の表面に長く滞留することができず、瞬時に落下し地面に流失する傾向を示す。また、燃焼の火力が強くなると、水は燃焼物の表面に接近することが困難となり、高温による水の飛散や蒸発等が生ずる。そのため、長時間に渡って連続放水を必要としている。しかしながら、林野、草原、山岳等の乾燥地帯では、利用できる水源はまれであり、限られた水を効率的に使用しなければならない制限がある。
【０００４】
さらに消火活動の際に、大量の水が上述のように流れ落ちるため、特に高層建物の火災の消火に際し、火災とは直接関係のない下層建物への水の滲入、隣接建物への水の飛散等が起り、水損による二次的災害を引き起こす問題点を有している。
【０００５】
水に基づく上記欠点を解決するために、多くの改善法が提案されてきた。その中で、燃焼物から水の流失を抑えるために、消火用水に水に可溶ではない粉末状、顆粒状又は液体分散状の高吸水性ポリマーゲルを添加してなる混合物を使用する方法が種々提案されている。例えば、米国特許５１９０１１０号は、２０〜５００ミクロンの粒径を有する吸着性架橋ポリマーを水混和性媒体に分散させ、生じたゲル溶液の粘度が１００ｍＰａ・ｓを超えないように教示している。この系は水の担体である吸着性ゲル粒子に充分な膨潤時間を与えず、消火時に粒子を燃焼物の表面に付着させるための十分な粘度を有さなかった。
【０００６】
また、特開平５−３０５１５３号公報はコンニャクマンナンの粘子をカルシウムなどの凝固剤で固めた食用コンニャク塊状のもの、或いはコンニャクの粉末を含んだ粘着性のある消火用水の使用が提案されている。しかしながら、該方法は、水不溶性のコンニャクを消火水に混入させ使用したため、噴出時における消火ポンプ、ホース又はノズルの閉塞が懸念されるものであった。
【０００７】
同様に、特開平１０−１５５９３２号公報は顆粒状で高吸水性のポリマーに消火機能を持った水系消火剤を含浸して形成した消火剤組成物、及びそれを吹き付ける消火方法を開示されている。この方法は消火において、使用する吸水性ポリマー媒体の粘度、膨潤した顆粒同志の粘着による大塊状化問題に充分言及していない。
【０００８】
米国特許４９７８４６０号はポリマーゲル粒子の凝集を防止するために適当な水溶性分散剤が添加されている。この系は通常の消火ホース長さで消火活動を行うとき、ポリマー粒子の膨潤時間が長く、所望の吸水量を達成するために、ポリマーゲル粒子を高濃度で添加する必要があった。
【０００９】
このように、消火用水に使用される代表的な高吸水性ポリマーの粒径はほとんど２０ミクロンより大きいことが開示されている。そのため、消火用水に添加された「水ゲル」は顆粒状で固形的な性質を有し、現状の標準消火装置を通して噴出する際に、ゲル粒子の凝集による装置の閉塞は操作不能に導くことが多く、使用中失敗の可能性は高いため、多くの消火活動用途でこれらの「水ゲル」を使用することは不可能でないにしても困難である。
【００１０】
また、特開平９−１４０８２６号公報は、逆相重合によって生成される１ミクロン未満小さい粒径を有する油中水型架橋した水膨潤性ポリマーを防火及び消火用水に混合させ、消火活動に使用している。この報告は液体の形で供給水に導入できるポリマー粒子の使用を強調し、加えて燃焼物の垂直及び水平の両方の面に良好に付着させるために、５００〜５００００ｍＰａ・ｓの粘度を有する高粘性流体の使用を教示している。この系は典型的な高吸水性ポリマー粒子の添加に対してかなりの改良であったが、吸水性ポリマー粒子は水に対して不溶である欠点があり、消防器具への付着及び使用不能などの問題を有するので、実験段階の域を超えていない。
【００１１】
従って、消火活動に、低温で比較的低粘度を有し、標準消防装置で充分に噴出することができ、高温において放出された消火用水は燃焼物の垂直及び水平面に付着できるような十分な高粘度に上昇し、かつ迅速にゲル化または固形化できる水溶性消火用水が求められている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、消火活動における水源の効率化を図るための上述の公知の消火媒体又は消火媒体添加剤の欠点を克服し、防火及び消火に使用される水に、特定の設定温度以下で水溶性であり、設定温度以上で固形化する高分子を添加して生成した消火用水組成物、及び必要に応じて固形化した高分子ゲルの固定化剤、燃焼物表面に浸透機能を持った界面活性剤、消火機能を持った防炎剤を加えてなる消火用水組成物を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、消火用水に水溶性高分子を添加しても生成する水混合液は常温では均一な流動体でありながら、粘度も比較的小さく既存の標準消火装置を用いることができ、燃焼物表面で消火用水を含んだままでゲル化ないし固形化することができる高分子添加剤を求めて鋭意検討した結果、メトキシル基％２６．０〜３３．０のメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メトキシル基％１７．０〜３１．０、ヒドロキシプロピル基１５．０％以下のヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリアルキレンオキシル基置換セルロース、ポリマーにした時に下限臨界溶液温度を有する重合性化合物であるビニルモノマー及び／又はアニオン基を有する重合性化合物であるイオン性ビニルモノマーをグラフトしたセルロースからなる群より選択した一種以上である感熱ゲル化性と水を含み、１％ポリマー溶液の設定温度以下の粘度が１０−２９０ｍＰａ・ｓである消火用水組成物がその目的に達成し得ることを見出した。また、本発明は、上記感熱ゲル性高分子を消火用水添加剤の主成分として用いることにより、使用後簡単に廃棄できる新規な消火用水組成物及びそれを使用した消火方法を見出して、本発明を完成させることに至った。
【００１４】
また、本発明の消火用水は、上記感熱ゲル化性高分子の他、必要に応じて該高分子の熱による固形化したゲルの強度を上げるための各種水溶性ポリマー添加剤や、該高分子の熱架橋反応を起す水溶性架橋剤や、通常使用される防炎剤、界面活性剤、凝固点降下剤などの消火用薬品を含ませても良い。
【００１５】
火災時に、該消火用水が設定温度以下で相対的に低粘度を有するため、各種標準消火設備の使用を通して容易に噴出され、且つ各方向の火源を迅速に接近・粘着・被覆することができる。所謂、火災の熱で設定のゲル化温度を超えると、該消火用水は迅速に増粘ゲル化し、その結果、急速な飛散・流失又は蒸発がなく、消火するまでに燃焼物の表面に滞留することができる。さらに、該消火用水は消火時に空気を遮断するゲル隔離層が形成されるため、高い燃焼阻止効果を示し、優れた消火力を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に使用される感熱ゲル化性高分子は、特定の設定温度以下では水溶性であり、設定温度以上では水不溶性のハイドロゲルとなる、特定のセルロースの誘導体である。この感熱ゲル化性高分子を消火用水に添加して形成する水溶液が常温では流動性を有し、従来の消火用水と同様に標準消防装置を使用することができ、燃焼物に噴射又は噴霧したとき、燃焼熱で水を含んだ状態でゲル化乃至固形化して燃焼物の表面に粘着・被覆し、長時間にわたって優れた消火力を維持することができるので、燃焼及び延焼を防止するようにしたものである。また、本発明にかかる消火用水組成物は、例えば、高層ビル火災、草原火災、森林火災、石油火災などの大規模の火災及び一般火災の消火薬剤として好適に用いられる。
【００１７】
本発明の感熱ゲル化性を有するセルロース誘導体は、メトキシル基％２６．０〜３３．０のメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メトキシル基％１７．０〜３１．０、ビドロキシプロピル基１５．０％以下のヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリアルキレンオキシル基置換セルロース、ポリマーにした時に下限臨界溶液温度を有する重合性化合物であるビニルモノマー及び／又はアニオン基を有する重合性化合物であるイオン性ビニルモノマーをグラフトしたセルロースである。これらの高分子は、単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
【００２０】
本発明の感熱ゲル化性セルロース誘導体のゲル化又は固形化温度は、常温乃至は火災現場での温度で、また盛夏時の温度で、消火設備
内で消火用水がゲル化しない温度以上に設定する必要がある。さらに、寒冷地域及び火災現場の周囲温度を考慮して４５℃〜８０℃の温度範囲で制御するとよい。
【００２１】
上記グラフト重合用特定のビニルモノマーとしては、具体的には、例えば、Ｎ−アクリロイルピペリジン、Ｎ−３−イソプロポキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−８−アクイロイル−１，４−ジオキサ−８−アザスピロ[４，５]デカン、Ｎ−１−メトキシメチルプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−２−メトキシエチル−Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド、Ｎ−２−メトキシエチル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−３−エトキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ−１−メチル−２−メトキシエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−２−エトキシエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−２−メトキシエチル−Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）アクリルアミド、Ｎ−３−メトキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−シクロプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−（１，３−ジオキソラン−２−イルメチル）−Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ−アクリロイルピロリジン、Ｎ−（２，２−ジメトキシエチル）−Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−３−（２−メトキシエトキシ）プロピル（メタ）アクリルアミド、アミノ酸基を含むアクリルアミド化合物などのＮ−置換（メタ）アクリルアミド誘導体、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ−ビニルイソブチルアミド、Ｎ−ビニル−Ｎ−メチルアセトアミドなどのＮ−ビニル置換アミド誘導体、２−モルホリノエチル（メタ）クリレート、２−（２−モルホリノエトキシ）エチル（メタ）クリレート、２−モルホリノプロピル（メタ）クリレート、モルホリンテトラエチレンオキシ（メタ）クリレート、３，５−ジメチルモルホリンテトラエチレンオキシ（メタ）クルレート、メトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール・ポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール・ポリプロピリングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール・ポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ブトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ベンジルオキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレートなどのエステル型ビニルモノマー、ビニルメチルエーテルが挙げられるが、特に限定されるものではない。これらのビニルモノマーは、単独で使用してもよく、また、二種類以上を併用してもよい。上記例示の特定のビニルモノマーのうち、Ｎ−置換（メタ）アクリルアミド誘導体が特に好ましい。かかるグラフト重合反応技術は現在良く知られている。
【００２２】
前記グラフト重合用特定のイオン性ビニルモノマーとしては、例えば、（メタ）アクリル酸塩（アルカリ金属塩、アンモニウム塩）、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸塩（アルカリ金属塩、アンモニウム塩）、ｐ−スチレンスルホン酸塩（アルカリ金属塩、アンモニウム塩）、ビニルスルホン酸塩（アルカリ金属塩、アンモニウム塩）、メタアリルスルホン酸塩（アルカリ金属塩、アンモニウム塩）、２−（メタ）アクリロイルオキシエタンスルホン酸塩（アルカリ金属塩、アンモニウム塩）、モノ（２−（メタ）アクリロイルオキシエチル）アシッドホスフェート塩（アルカリ金属塩、アンモニウム塩）などのアニオン性基を有するビニルモノマー、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリレート誘導体由来の各種４級アンモニウム塩、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリルアミド誘導体由来の各種４級アンモニウム塩などのカチオン性基を有するビニルモノマー、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリレート誘導体由来の各種両性イオン基を持つ分子内塩形成性単量体、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリルアミド誘導体由来の各種両性イオン基を持つ分子内塩形成性単量体などのベタイン型モノマー、アミノ酸塩を含むアクリルアミド誘導体が挙げられるが、特に限定されるものではない。これらのイオン性ビニルモノマーは、単独で使用してもよく、また、二種類以上を併用してもよい。上記例示の特定のイオン性ビニルモノマーのうち、アニオン性基を有するビニルモノマーがより好ましく、（メタ）アクリル酸のアルカリ塩、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸のアルカリ塩が特に好ましい。かかるグラフト重合反応技術は現在良く知られている。
【００２３】
グラフト重合により生成したセルロース誘導体の場合において、上記の特定のビニルモノマーと上記特定のイオン性ビニルモノマーとのモル比、モノマーの種類によって異なるが、即ち、グラフト重合用モノマー成分における特定のビニルモノマーの割合は、特に限定されるものではないが、５０モル％以上が好ましく、７０モル％以上がより好ましい。特定のビニルモノマーの割合が５０モル％未満の場合には、熱による優れたハイドロゲルを得られない恐れがある。
【００２４】
具体的には、例えば、特定のビニルモノマーであるＮ−イソプロピル（メタ）アクリルアミドが、８０〜９９モル％、特定のイオン性ビニルモノマーであるアクリル酸ナトリウムが１〜２０モル％、の割合でセルロースにグラフト共重合させ、感熱ゲル化性を有するセルロース誘導体を得る方法が挙げられる。
【００２５】
前記セルロース誘導体は、１５０００以上の分子量を有するものが好ましく、５００００以上の分子量を有するものがより好ましい。分子量が１５０００未満の場合には、消火用水に添加して形成する水混合液は感熱ゲル化性を示さない恐れがある。
【００２６】
前記セルロース誘導体の使用濃度範囲は、０．２０〜２０．０重量％が好ましく、０．５０〜１５．０重量％がより好ましく、０．７５〜１０．０重量％が特に好ましい。使用濃度が０．２０重量％以下の場合には、消火用水は感熱ゲル化性を示さない恐れがある。また、使用濃度が２０．０重量％を超える場合には、セルロース誘導体は完全に溶解しない恐れがあり、放水操作が困難となるので、消火設備が閉塞されることもあり、消火不能に導くことが多い。
【００２７】
本発明の消火用水組成物は、前記感熱ゲル化性セルロース誘導体のほかに、必要に応じて、水溶性ポリマー固定化剤を添加し、さらに必要に応じて防炎剤、界面活性剤、凝固点降下剤、熱架橋剤を配合したものであり、火災の消火能力に特に優れる。
【００２８】
水溶性ポリマー固定化剤は、セルロース誘導体のゲル強度を強めるよう作用し、その種類は特に限定されないが、有用なポリマーの例は、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。
【００２９】
本発明の消火用水組成物に添加される水溶性防炎剤としては、燃焼物の種類によって異なるが、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、燐酸第２アンモニウム、燐酸第１アンモニウム、縮合燐酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、スルファミン酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、硼酸アンモニウム、ホウ砂、水ガラス、タングステン酸ソーダ、錫酸ソーダ、オルソ燐酸、縮合燐酸、硼酸、スルファミン酸グアニジン、燐酸グアニジン、メチロール燐酸グアニジン、燐酸グアニル尿素、燐酸メラミン、塩酸グアニジン、テトラ硼酸グアニジン、炭酸グアニジンなどが挙げられる。これらの防炎剤は、単独で使用してもよく、また、二種類以上を併用することによって、より優れる防炎効果を発揮することができる。さらに、有害性、廉価性及び試薬入手容易性の面を考慮すると、燐酸第２アンモニウム又は燐酸第１アンモニウムは毒性がないため、その水溶液は現に山火事に使用されており、また化学肥料としても使用されている物質であるので、より好ましい。
【００３０】
本発明の消火用水に含まれる浸透剤（界面活性剤）としては、アニオン性界面活性剤であり、中でもアニオン性親水基を含有する界面活性剤が、起泡性並びに防炎剤の浸透剤としての浸透性が大きく、消火能力に優れるためより好ましい。アニオン性親水基含有界面活性剤としては、例えば、アルキルスルホコハク酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、α−スルホ脂肪酸又はエステル塩、アルカンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル又はアルケニル硫酸塩、アルキル又はアルケニルエーテル硫酸塩、アルキル又はアルケニルエーテルカルボン酸塩、アルキル又はアルケニルリン酸塩、飽和又は不飽和脂肪酸塩などが挙げられるが、特に限定されるものではない。これらの界面活性剤は、単独で使用してもよく、また、二種類以上を併用してもよい。上記例示のアニオン性界面活性剤のうち、スルホコハク酸塩型及びスルホン酸塩型の界面活性剤がより好ましく、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムが浸透性に優れ、かつ天然系の合成界面活性剤であり、自然環境中で分解されやすいので特に好ましい。
【００３１】
本発明の消火用水組成物には、必要に応じて熱架橋剤を添加してもよい。使用できる熱架橋剤としては、特に限定されないが、例えば、尿素ホルマリン樹脂、メチロールメラミン樹脂、グリオキザール、タンニン酸からなる群より少なくとも１種以上を用いることができる。
【００３２】
本発明の消火用水組成物には、更に凝固点降下剤を配合することもできる。使用できる凝固点降下剤としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコールなどの多価アルコール類、セロソルブ類、カルビトール類、尿素などが挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００３３】
本発明の消火用水組成物の製造方法、つまり、水、感熱ゲル化性セルロース誘導体、必要に応じてポリマー固定化剤、防炎剤、界面活性剤、及び凝固点降下剤の混合溶解方法は、特に限定されるものではないが、種々の方法を採用することができる。具体的には、例えば、感熱ゲル化性セルロース誘導体、ポリマー固定化剤、防炎剤、界面活性剤、及び凝固点降下剤を使用濃度に合わせて一度に全て溶解する方法；感熱ゲル化性セルロース誘導体とポリマー固定化剤を溶解した後、防炎剤、界面活性剤、及び凝固点降下剤を添加する方法；予め感熱ゲル化性セルロース誘導体、ポリマー固定化剤、防炎剤、界面活性剤、及び凝固点降下剤の濃厚水溶液を調製しておき、消火時に消火用の水で希釈する方法；などが挙げられる。いわゆる、消火時に該消火用水組成物は、感熱ゲル化性セルロース誘導体とその他の消火用助剤（但し、必要に応じて）と水とを含んでおり、特定の設定温度以下で均一な溶液状態となっていればよい。
【００３４】
火元に向けて水が直接噴射されると、炎に到達する前に飛散及び急速な蒸発が起り、さらに炎に到達した水は低所に流れ落ち又は浸透することが発生し、多くの水が効果的に消火活動に寄与していない。本発明の消火用水が使用されると、垂直又は水平面に噴射されるとき、該消火用水は火炎中で水を取り込んだままで増粘乃至ゲル化し、水の急速な蒸発・飛散を防ぐことができる。さらに、増粘乃至ゲル化した消火用「水」は燃焼物の表面に落下・付着し、燃焼熱で固形化することにより、水損を著しく減少させ、少量の水で効率のよい消火活動を実施することができる。
【００３５】
本発明による消火用水組成物では、ハイドロゲル形成性セルロース誘導体は、主として水の燃焼物表面における滞留を確保する。結合水は流出することができず、その結果、ほぼ全量の消火用水が炎の中心に止まり、既に記述した消火力を長期にわたって発揮することができるので、火は少ない水で消される。付加的な利益として、本発明の消火用水を用いることによって、連続放水の必要はなく、一般に必要とされる人力及び材料資源を最小限に抑えることができる。また、このことは、火災において水による二次的な災害の減少にも導く。
【００３６】
本発明の消火用水は、燃焼物の表面に被覆した後、高含水のハイドロゲルを形成するので、水はその表面から熱を除去し、そのため炎が引火点以下に降下して消火されるまで、水の蒸発による冷却作用が続ける。このハイドロゲル層の形成は、燃焼のために必要とされる酸素の供給を遮断し、その結果火炎を窒息させる効果を与える。加えて、火炎に近くのまだ着火していない表面への火の広がりをも防止する効果を有し、いわゆる未着火表面をハイドロゲルで蔽うと、燃焼の連鎖反応を断ち切る延焼防止という重要な役割を果たし、大きな消火力及び防火力を得ることができる。
【００３７】
本発明の消火用水組成物は、通常用水、河川水乃至海水のような自然の水源を利用することができ、地域の水質硬度変化による消火性能の低下を起さないので、より広域の火災に対応することができる。
【００３８】
本発明の消火用水組成物は、小規模の火災のほか、大規模の火災に対して優れた消火性能を有する。特に、該消火用水組成物は水源の少ない状況において、林野火災、山火災、草原火災、地震火災など火災発生時にヘリコプターなどにより空中から重複散布の必要性がないので、より顕著な消火効果と威力を発揮する。
【００３９】
本発明に使用される感熱ゲル化性セルロース誘導体は、生分解性を有するので、消火後に簡単に廃棄することができ、環境への悪影響がない。
【００４０】
本発明の消火用水組成物は、全て水溶性であり、放水による消火器具の閉塞による使用不能などの欠点を実質的に持たなく、消火活動が簡単に停止・再開することができる。消火後、設備は再び水洗され、直ちに使用できる状態になる。従って、本発明は従来開示されている技術（例えば、米国特許４９７８４６０号、特開平５−３０５１５３号公報、特開平１０−１５５９３２号公報、特開平９−１４０８２６号公報）を大きく改良したものであり、つまり、高吸水性ポリマーゲルを添加する消火用水に比べて、実質的な技術前進を表す。
【００４１】
【実施例】
以下に感熱ゲル化性セルロース誘導体を含む消火用水の調製及びそれを用いた消火方法について、詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。尚、以下の例において、感温増粘温度は２０℃における粘度より高くなる温度を示し、感温ゲル化温度は粘度が１００００ｍＰａ・ｓを超える温度を示す。また、特記しない限り％は重量％を表す。
【００４２】
調製例１：消火用水組成物１の調製
１Ｌ容量のビーカーを使用し、防炎剤として燐酸第２アンモニウム２．０％、浸透剤としてジオクチルスルホコハク酸ナトリウム０．２％を含有する９９０ｇの水溶液に、メチルセルロース（メトキシル基含有量２９．６％、分子量１２万）１０ｇを入れ、攪拌溶解した。得られた１％のポリマー溶液の粘度は２０℃にて、Ｂ型粘度計を用いて測定したところ、２６ｍＰａ・ｓであった。また、この水溶液の感熱増粘温度及び感熱ゲル化温度がそれぞれ４０℃〜４５℃及び５５℃〜６０℃であった。
【００４３】
調製例２：消火用水組成物２の調製
１Ｌ容量のビーカーに純水９９０ｇを入れ、メチルセルロース（メトキシル基含有量２９．８％、分子量３５万）１０ｇを加えて攪拌しながら、分散溶解した。得られた１％のポリマー水溶液の粘度は２０℃にて、Ｂ型粘度計を用いて測定したところ、２５５ｍＰａ・ｓであった。また、この水溶液の感熱増粘温度及び感熱ゲル化温度がそれぞれ５０℃〜５５℃及び５５℃〜６０℃であった。
【００４４】
調製例３：消火用水組成物３の調製
１Ｌ容量のビーカーに純水９７９ｇ、メチルセルロース（メトキシル基含有量２９．８％、分子量３５万）１０ｇ、燐酸第２アンモニウム１０ｇ及びジオクチルスルホコハク酸ナトリウム１ｇを入れ、攪拌溶解した。得られた１％のポリマー溶液の粘度は２０℃にて、Ｂ型粘度計を用いて測定したところ、２７７ｍＰａ・ｓであった。また、この水溶液の感熱増粘温度及び感熱ゲル化温度がそれぞれ４０℃〜４５℃及び４５℃〜５０℃であった。
【００４５】
調製例４：消火用水組成物４の調製
１Ｌ容量のビーカーに９９０ｇを入れ、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（メトキシル基含有量２９．０％、ヒドロキシプロポキシル基含有量６．２％、分子量３８万）１０ｇを加えて攪拌しながら、分散溶解した。得られた１％のポリマー水溶液の粘度は２０℃にて、Ｂ型粘度計を用いて測定したところ、２６８ｍＰａ・ｓであった。また、この水溶液の感熱増粘温度及び感熱ゲル化温度がそれぞれ６５℃〜７０℃及び７０℃〜７５℃であった。
【００４６】
調製例５：消火用水組成物５の調製
１Ｌ容量のビーカーに純水９７９ｇ、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（メトキシル基含有量２９．０％、ヒドロキシプロポキシル基含有量６．２％、分子量３８万）１０ｇ、燐酸第２アンモニウム１０ｇ及びジオクチルスルホコハク酸ナトリウム１ｇを入れ、攪拌溶解した。得られた１％のポリマー溶液の粘度は２０℃にて、Ｂ型粘度計を用いて測定したところ、２９０ｍＰａ・ｓであった。また、この水溶液の感熱増粘温度及び感熱ゲル化温度がそれぞれ５５℃〜６０℃及び６５℃〜７０℃であった。
【００４７】
（木材消火評価）
実施例１
調製例３で作成した消火用水組成物３Ｌを水消火器（ハッタ製作所製消火訓練用、テスター７、消火水噴射ノズル径２ｍｍφ）に入れ、圧搾空気を用いて消火器内の内圧を７×１０５ Ｐａに加圧し、３ｃｍ角、長さ５０ｃｍの松材５本を１段とし、１５段を格子状に積み上げた櫓に着火し、櫓全体が独立燃焼状態となった後、消火器より消火用水を放水し、消火試験を行った。同一条件での消火試験を１０回行い、放水開始から鎮火迄に要した平均時間（秒）と使用した消火用水の平均使用量（ｋｇ）の積算値を使用した消火用水の消火効率とし、その値を算出したところ、８０．２ｋｇ・秒であった。
【００４８】
実施例２
調製例５で作成した消火用水組成物３Ｌを使用した以外は、実施例１と同様の条件にて消火試験を行い、消火効率を求めたところ、９０．２ｋｇ・秒であった。
【００４９】
実施例３
調製例１で作成した消火用水組成物３Ｌを使用した以外は、実施例１と同様の条件にて消火試験を行い、消火効率を求めたところ、１０２．５ｋｇ・秒であった。
【００５０】
比較例１
水道水を消火用水として用いた以外は、実施例１と同様の条件にて消火試験を行い消火効率を求めたところ、２５８．４ｋｇ・秒であった。
【００５１】
（油脂消火評価）
実施例４
直径２５０ｃｍ、深さ７０ｃｍの容器に油脂（市販天ぷら油）５００ｍＬを入れ、添加３０秒後（炎の高さ約１ｍ）から調製例２で作成した消火用水組成物３００ｍＬを柄付き５００ｍＬ容量ステンレス製ジョッキに分取し一括投入し、投入後鎮火に至る時間を測定すると共に、消火液投入直後から鎮火に至る炎の様子を観察した。
結果、鎮火に要した時間は、１６秒であり、消火液投入直後〜鎮火まで、炎の拡散は軽微であった。
【００５２】
実施例５
調製例４で作成した消火用水組成物３００ｍＬを用いた以外実施例４と同一条件にて評価を行った。結果、鎮火に要した時間は１３秒であり、消火液投入直後〜鎮火まで炎の拡散は軽微であった。
【００５３】
【発明の効果】
本発明による感温ゲル化消火用水組成物は、常温で粘度が比較的に小さい水溶性流動体であり、通常の消火装置を使用することができる。該消火用水組成物は、火災の熱で高粘度を有するゲル化状態を形成するので、燃焼物の表面に付着する度合いが大きくなる。本発明の消火用水組成物によれば、消火力に優れると共に、長期にわたって高い消火力を維持することができ、一度消火した物体は再着火しないという極めて優れた効果を奏し得るものである。また、少量の使用でも消火が可能となるので、消火用水の損失を著しく減少することができ、二次災害を引き起こさないものである。さらに、本発明の消火用水組成物は、一般の水系消火薬剤に比べ、多種類の火災に対応することができ、使用範囲が広い。
Claims (8)
- 設定温度以下では水溶性であり、設定温度以上で固形化する可逆的な感熱ゲル化性高分子と水を含み、１％ポリマー溶液の設定温度以下の粘度が１０−２９０ｍＰａ・ｓである消火用水組成物であって、感熱ゲル化性高分子が、メトキシル基％２６．０〜３３．０のメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メトキシル基％１７．０〜３１．０、ヒドロキシプロピル基１５．０％以下のヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリアルキレンオキシル基置換セルロース、ポリマーにした時に下限臨界溶液温度を有する重合性化合物であるビニルモノマー及び／又はアニオン基を有する重合性化合物であるイオン性ビニルモノマーをグラフトしたセルロースからなる群より選択した一種以上であり、かつ上記設定温度は４５〜８０℃である消火用水組成物。
- 感熱ゲル化性高分子の濃度が、０．２０重量％〜２０．０重量％であることを特徴とする請求項１記載の消火用水組成物。
- 感熱ゲル化性高分子のほかに、燃焼物の表面に固形化したハイドロゲルを安定化させるための少なくとも１種の水溶性ポリマー固定化剤、防炎剤及び／又は浸透剤からなる消火剤を添加することを特徴とする請求項１〜２記載の消火用水組成物。
- 消火剤が、リン酸第１アンモニウム又はリン酸第２アンモニウム及び／又はジオクチルスルホコハク酸ナトリウムを含むことを特徴とする請求項１〜３記載の消火用水組成物。
- 消火剤の添加濃度が、リン酸第１アンモニウム又はリン酸第２アンモニウム０．２５〜２．０重量％、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム０〜０．２重量％であることを特徴とする請求項１〜３記載の消火用水組成物。
- 請求項１〜５に記載の消火用水組成物を用いることを特徴とする消火方法。
- 消火用水組成物を予め高濃度に調整して、使用直前に水で所定の濃度に希釈した後、通常消防装置により被消火物の表面に噴出などすることを特徴とする請求項６記載の消火方法。
- 消火用水組成物を使用濃度に合わせて調整し、消火時に被消火物の表面に噴出などすることを特徴とする請求項６記載の消火方法。
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