JP6449064B2 - 環境配慮型泡消火薬剤 - Google Patents

Description

本発明は、泡消火薬剤に係り、特に環境に配慮した泡消火薬剤に関するものである。

一般的に、泡消火薬剤は、主として水による消火では効果が少ないか、あるいは却って火災を拡大するおそれのある可燃性の液体火災に用いられるもので、特に第４類危険物の消火薬剤として最も重要なものである（例えば、下記特許文献１。）。

この泡消火薬剤としては、加水分解たん白質を主成分とした、たん白泡消火薬剤や、たん白泡消火薬剤にフッ素系界面活性剤を配合したフッ素たん白泡消火薬剤、あるいは炭化水素系界面活性剤を主成分とした合成界面活性剤泡消火薬剤や炭化水素系界面活性剤とフッ素系界面活性剤を主成分とする水成膜泡消火薬剤が知られている。

また、泡消火設備は、石油コンビナートや駐車場等の上記可燃性の液体による火災のおそれがある大規模施設においては、水の供給源と、泡消火薬剤の貯蔵槽と、これら水と泡消火液剤を混合する混合器と、混合された薬剤に空気を混入させて泡を生成させつつ消火薬剤として放出する泡放出口（フォームヘッド）等から構成されている。

ところで、上記泡消火薬剤のうち、たん白泡火薬剤およびフッ素たん白泡消火薬剤は、臭気を伴うことから、特に駐車場に設置されている泡消火設備のフォームヘッドから放出される泡消火薬剤としては避けられることが多く、主に合成界面活性剤泡消火薬剤、水成膜泡消火薬剤が用いられている。

特開平９−１７３４９８号公報 特開２０１１−８７７９２号公報 「フォームヘッド」 財団法人日本消防設備安全センター、平成13年12月1日、p.22-23，38-40

ところが、これらの合成界面活性剤泡消火薬剤や水成膜泡消火薬剤は、ノルマルヘキサン抽出物質含有量や窒素含有量が高く、特に生物化学的酸素要求量（BOD）が非常に高い。このため、下水道に排出してしまうと環境負荷が高く、下水の排除基準の生物化学的酸素要求量（BOD）の基準値を超えてしまうため廃液として回収しなければならず、設備所有者にとって負担となっている。

また、生物化学的酸素要求量（BOD）を下水の排除基準内に抑えた消火設備試験用泡薬剤（例えば、上記特許文献２）は、主として泡消火設備の点検および消火訓練に用いられる試験用の泡薬剤であるため、上述した泡消火薬剤の技術上の規格を定める省令に準じた泡消火薬剤としての性能が無いため、消火設備に使用することができず、また上記非特許文献１に記載された試験の基準を満足しない。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、下水の排除基準を満足することのできる環境配慮型泡消火薬剤を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明に係る環境配慮型泡消火薬剤は、有効成分として、一般式：ＲＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ _２ ） _ｎ ＳＯ _３ Ｚ（Ｒは炭素数８〜３０の脂肪族炭化水素基、ｎは０〜５、Ｚはアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属）で表されるアルファオレフィンスルホン酸塩と、化学式：Ｃ _１２ Ｈ _２５ Ｎ ^＋ （ＣＨ _３ ） _２ ＣＨ _２ ＣＯＯ ⁻ で表されるラウリルジメチルアミノ酢酸ベタインと、キサンタンガムを含む増粘剤とを含む環境配慮型泡消火薬剤であって、上記キサンタンガムの有効成分濃度は、０．０５重量％以上０．１５重量％以下であることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、生物化学的酸素要求量が３９０ｍｇ／Ｌ以上５５０ｍｇ／Ｌ以下であることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、上記アルファオレフィンスルホン酸塩の有効成分濃度が２．９重量％であり、上記ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタインの有効成分濃度が０．３重量％であることを特徴とするものである。

一般的に、フォームヘッドで放出される合成界面活性剤泡消火薬剤は、泡消火薬剤の技術上の規格を定める省令（昭和５０年自治省令第２６号）により、発泡倍率６倍以上、２５％還元時間１分以上、消火時間５分以内とされる基準を満足するものである。

また、上記非特許文献１に記載された試験方法および基準によれば、淡水（全硬度１８４ｐｐｍ（ＪＩＳ Ｋ０１０１による測定）未満）と硬水（全硬度１８４ｐｐｍ以上）において、発泡倍率が５倍以上及び採取泡容量の２５％還元時間が３０秒以上という基準を満足するものである。

本発明によれば、泡消火薬剤の技術上の規格を定める上記省令において定められた、発泡倍率６倍以上、２５％還元時間１分以上、消火時間５分以内とされる基準を満足し、かつ、上記非特許文献１に記載された試験基準を満足させることができる。

この結果、本発明によれば、下水の排除基準を満足することが可能となり、よって駐車場等の設備における火災に対応した際に、設備所有者による使用済み泡消火薬剤の回収の負担を解決することができる。

以下本発明に係る環境配慮型泡消火薬剤の一実施形態について説明する。
この環境配慮型泡消火薬剤は、その有効成分として炭化水素系アニオン界面活性剤と炭化水素系両性界面活性剤と増粘剤を含むものである。

ここで、上記炭化水素系アニオン界面活性剤としては、アルキルエーテル硫酸エステル塩、アルファオレフィンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸及びその塩、アルキル硫酸エステル塩、エーテルスルホン酸塩、エーテルカルボン酸塩、スルホコハク酸塩、メチルタウリン酸塩、アラニネート及びその塩、並びにこれらの１種または２種以上の混合物が挙げられる。これらのうち好ましものは、アルキルエーテル硫酸エステル塩、アルファオレフィンスルホン酸塩である。

さらに、特に好ましいものは、一般式：RCH=CH(CH₂)_nSO₃Z で示されるアルファオレフィンスルホン酸塩である。ここで、Rで表される炭素数８〜３０の脂肪族炭化水素基は、飽和または不飽和のいずれでもよく、また直鎖または分岐のいずれでもよい。例えば、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、オレイル基、リノレイル基、リノレニル基などが挙げられる。これらのうち、炭素数８〜２０のものが起泡力の観点から好ましく、特に好ましいのはテトラデシル基である。

また、上記一般式におけるnはメチル基の平均モル数を示し、０〜５の範囲である。ちなみに、付加モル数が５を超えると起泡力が悪くなるため好ましくない。

さらに、上記一般式のZは、アルカリ金属、アルカリ土類金属または両者の混合物を示し、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム、およびこれらの２種類以上の混合物が挙げられる。これらのうち、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウムが好適である。

上記アルファオレフィンスルホン酸塩は、アルファオレフィンスルホン化により製造することができるが、通常はアルケニルスルホン酸塩とヒドロキシアルカンスルホン酸塩の混合物として得ることができるために、市販品のアルケニルスルホン酸塩およびヒドロキシアルカンスルホン酸塩の混合物としても入手することが可能である。

また、炭化水素系両性界面活性剤としては、本発明の起泡剤の起泡性を阻害しないものを用いる必要があり、例えば、アラニン型、イミダゾリニウムベタイン型、アルキルベタイン型、アミノプロピルベタイン型、アミノジプロピオン型などが挙げられ、これらの１種または２種以上の混合物が挙げられる。

これらのうち、特に好ましいものは、化学式：Ｃ _１２ Ｈ _２５ Ｎ ^＋ （ＣＨ_３）_２ＣＨ_２ＣＯＯ⁻で示されるラウリルジメチルアミノ酢酸ベタインである。

さらに、増粘剤としては、例えばキサンタンガム、カードラン、タマリンドガム、カラギナン、グァーガム、ローカストビーンガムなどが挙げられ、これらの１種類または２種類以上の混合物を用いることができる。これらのうち、特に好ましいものはキサンタンガムである。

また、上記環境配慮型泡消火薬剤には、必要に応じて、ノニオン界面活性剤、水溶性無機金属塩、水溶性有機溶媒、水溶性高分子、分散剤などを併用しても良い。特に、ノニオン界面活性剤や水溶性有機溶媒は、泡沫の安定性を向上させる効果が得られる。

上記ノニオン界面活性剤としては、アルキルエーテル型、アルキルフェノール型、アルキルエステル型、アミンオキサイド型、などが挙げられ、水溶性無機金属塩としては、例えばマグネシウム塩（硫酸マグネシウム、塩化マグネシウムなど）、カルシウム塩（硫酸カルシウム、塩化カルシウムなど）などが挙げられる。

また、水溶性有機溶媒としては、本発明の環境配慮型泡消火薬剤の起泡性を阻害しないものを用いる必要があり、例えばセロソルブ系溶剤（メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブなど）、カルビトール類（エチルカルビトール、ブチルカルビトールなど）、エチレンオキシドの付加モル数が３〜１０のポリオキシエチレン低級アルキルエーテル、ジオール類（エチレングリコール、ジエチレングリコールなど）、アルコール類（エチルアルコール、ラウリルアルコールなど）などが挙げられる。

さらに、水溶性高分子としては、例えばセルロース系誘導体（メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなど）、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールなどが挙げられ、分散剤としては、例えばナフタレンスルホン酸系、アルキルナフタレンスルホン酸系、ポリカルボン酸系、ポリアクリル酸系などが挙げられる。

本発明に係る環境配慮型泡消火薬剤を使用するに際しては、あらかじめ使用濃度まで希釈した水溶液の形にして、ポンプもしくはガス圧による圧送によって使用する方法や、消火設備のラインに、この環境配慮型泡消火薬剤が組み込まれるようにして使用する方法などを採用することができる。

以下、実施例に基づいて本発明の効果を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
表１に示すように、炭化水素系アニオン界面活性剤であるアルファオレフィンスルホン酸ナトリウム（商品名「リポランLB-440」、ライオン（株）製：RCH=CH(CH₂)_nSO₃Na（Rの炭素数１４）と、炭化水素系両性界面活性剤であるラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン（商品名「アンヒトール20BS」、花王（株）製：Ｃ _１２ Ｈ _２５ Ｎ ^＋ （ＣＨ_３）_２ＣＨ_２ＣＯＯ ⁻ と、キサンタンガム（商品名「エコーガムＲＤ」、ＤＳＰ五協フード＆ケミカル（株））を用い、５０％硫酸（試薬１級）にてpHを調整して、環境配慮型泡消火薬剤を作成した。

５０％硫酸の調整は、水２０ml：硫酸２０mlを混合して作製した。
このようにして得られた環境配慮型泡消火薬剤３mlを、水９７mlに希釈調整して、以下の試験を行った。

＜下水の排除基準＞
昭和３４年４月２２日政令第１４７号；下水道法令施行令に基づき、下水の排除基準の試験を行なった。表２はその結果を示すものである。

表２に見られるように、本発明に係る環境配慮型泡消火薬剤によれば、本発明の環境配慮型泡消火薬剤は下水道法施行令、下水の排除基準の基準値を満足していることが判る。

なお、表１に示した配合において、キサンタンガムを添加していないダイオキシン類の含有量は0.00034（ｐｇ−ＴＥＱ／ｌ）である。食品添加物であるキサンタンガムには、ダイオキシン類は含有されてないと考えられるので、表１の本発明に係る環境配慮型泡消火薬剤に含まれるダイオキシン類は0.00034（ｐｇ−ＴＥＱ／ｌ）であると判断できる。

次に、表１に示した環境配慮型泡消火薬剤を用いて、泡消火薬剤の技術上の規格を定める省令に準じた標準発泡ノズルを使用して泡消火薬剤としての発泡試験および消火試験を実施した。

＜泡消火薬剤発泡試験＞
試験条件
標準発泡ノズル：合成界面活性剤泡消火薬剤試験用
泡採取容器：泡試料コンテナ（容量：１４００ｍｌ）
放水量：１０．０Ｌ／分
放水圧力：０．７ＭＰａ
水温・気温：２０±２℃

発泡は、３％に希釈した環境配慮型泡消火薬剤を合成界面活性剤泡消火薬剤試験用標準発泡ノズルで放出し、気泡を泡試料コンテナ（容量：１４００ml）に採りその質量（ｇ）を測定し、次式により発泡倍率を算出した。
発泡倍率（倍）＝１４００／気泡の質量（ｇ）

２５％還元時間は、上記の方法により採取した泡沫が全体容量の２５％の水溶液に戻るまでの時間を測定する。ここで、泡沫が全体容量の２５％になるまでの還元量は次式により求めた。
２５％還元量（g）＝ 泡沫の質量（ｇ）×２５％
（判定基準）発泡倍率６倍以上、２５％還元時間１分以上

＜泡消火薬剤消火試験＞
消火試験は、３％に希釈した環境配慮型泡消火薬剤を合成界面活性剤泡消火薬剤試験用標準発泡ノズルで８分間放出し、消火するまでの時間を計測した。
試験条件
標準発泡ノズル：合成界面活性剤泡消火薬剤試験用
放水量：１０．０Ｌ／分
放水圧力：０．７ＭＰａ
水温・気温：２０±２℃
試験装置：鉄製燃焼皿（長さ：２００cm、幅：２００cm、深さ：３０cm）
（判定基準）８分間放射し、５分以内に消火するものであること。
表３は、これらの結果を示すものである。

表３から、本発明に係る環境配慮型泡消火薬剤は、泡消火薬剤の技術上の規格を定める省令において定められた、発泡倍率６倍以上、２５％還元時間１分以上、消火時間５分以内とされる規格を満足していることが判る。

そこで次に、本発明に係る環境配慮型泡消火薬剤と、他の泡消火薬剤とを対比するために、以下の試験を行った。
先ず、表４に示す配合によって実施例１〜３および比較例１、２の泡消火薬剤を作製し、５０％硫酸（試薬１級、和光純薬工業（株）製）にてpHを調整した泡消火薬剤３ｍｌと水９７ｍｌについて、生物化学的酸素要求量（BOD）と、上述した試験と同様に合成界面活性剤泡消火薬剤試験用標準発泡ノズルを用いて発泡試験を行い、発泡率と２５％還元時間の測定を行った。

＜生物化学的酸素要求量（BOD）＞
生物化学的酸素要求量（BOD）は、JIS K０１０２−２１に準じて試験を行った。
希釈水の調整：ばっ気した水１lにA液、B液、C液、D液、を各１ml加える。
A液：リン酸水素二カリウム２１．７５ｇ、リン酸二水素カリウム８．５ｇ、リン酸水素ナトリウム・１２水４４．６ｇ、塩化アンモニウム１．７ｇを水に溶かした１０００mlとする。
B液：硫酸マグネシウム七水和物２２．５ｇを水に溶かした１０００mlとする。
C液：塩化カルシウム２７．５ｇを水に溶かした１０００mlとする。
D液：塩化鉄（III）六水和物１．６ｇを水に溶かした１０００mlとする。

＜希釈試料の調整＞
有栓形メスシリンダー１０００mlに希釈液を約半分入れ、前処理した試料を加え、希釈水で１０００mlとする。栓をして静かに混合する。同様に、希釈倍率の異なる物を調整する。培養瓶に希釈試料を入れ、１本は培養前の試料とし、他は２０±１℃に調整した恒温槽に入れて５日間培養する。

希釈試料は、調整後１５分間放置したものと、恒温槽で５日間培養したものについて、溶存酸素を隔膜電極法にて測定し、次式により生物化学的酸素要求量（BOD）を算出する。
BOD＝（D_１−D₂）／P
ここで、BOD：生物化学的酸素要求量（ｍｇO／ｌ）
D_１：希釈試料を調整してから１５分間後の溶存酸素（ｍｇO／ｌ）
D_２：培養後の希釈試料の溶存酸素（ｍｇO／ｌ）
P：希釈資料中の試料の占める割合（試料／希釈試料）である。

＜隔膜電極法＞
溶存酸素測定器に亜硫酸ナトリウム（２５ｇ→５００ｍｌ）を注入し、マグネットスターラーで攪拌しながら電極を挿入してゼロ調整を行う。次に、溶存酸素飽和水を注入して「JIS K０１０２ 表３２．１水中の飽和溶存酸素」から指示値を合わせる。次に、試料を注入して生物化学的酸素要求量（BOD）を測定する。
表５は、上記試験の結果を示すものである。

表５に示す結果から、実施例１〜３および比較例１は、下水道法令施行令、下水の排除基準の生物化学的酸素要求量、６００ｍｇ／ｌ未満の基準値を満足していることが判る。これに対して、比較例２は、生物化学的酸素要求量が６００ｍｇ／ｌ以上となっているので、上記の条件を満たしていない。

また、実施例１〜３は、比較例１と比べても、キサンタンガムを配合することにより発泡倍率を阻害することなく２５％還元時間を長くすることができるのに対して、キサンタンガム０．２重量％配合の比較例２は発泡倍率が若干低下傾向になっていることが判る。なお、表４に示す実施例１と表１に示す実施例とは配合が同じであるが、これらの例では発泡倍率と２５％還元時間とが異なっている（表４に示す実施例１については表５、表１に示す実施例については表３参照）。これは、これらの例において、試験日が異なるために試験時の気温や湿度等が異なり、気温や湿度等の差異により発泡倍率と２５％還元時間とに差が生じたことによる。

本発明に係る環境配慮型泡消火薬剤は、フォームヘッドや泡消火栓などの泡消火設備や消火器用泡薬剤、消防隊が扱っている泡消火薬剤への利用可能である。

Claims (3)

1. 有効成分として、
   一般式：ＲＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ _２ ） _ｎ ＳＯ _３ Ｚ（Ｒは炭素数８〜３０の脂肪族炭化水素基、ｎは０〜５、Ｚはアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属）で表されるアルファオレフィンスルホン酸塩と、
   化学式：Ｃ _１２ Ｈ _２５ Ｎ ^＋ （ＣＨ _３ ） _２ ＣＨ _２ ＣＯＯ ⁻ で表されるラウリルジメチルアミノ酢酸ベタインと、
   キサンタンガムを含む増粘剤とを含む環境配慮型泡消火薬剤であって、
   上記キサンタンガムの有効成分濃度は、０．０５重量％以上０．１５重量％以下であることを特徴とする環境配慮型泡消火薬剤。
2. 生物化学的酸素要求量が３９０ｍｇ／Ｌ以上５５０ｍｇ／Ｌ以下であることを特徴とする請求項１に記載の環境配慮型泡消火薬剤。
3. 上記アルファオレフィンスルホン酸塩の有効成分濃度が２．９重量％であり、上記ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタインの有効成分濃度が０．３重量％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の環境配慮型泡消火薬剤。