NO166571B - Anvendelse av et vandig system inneholdende svellende makromolekyler som slukkevann. - Google Patents

Description

For å bekjempe brann anvendes hovedsakelig slukkevann i

den form man tar det fra vannledningsnettet eller som f.eks.

ved skogbranner, fra naturlige vannkilder. Virkningsmåten til slukkevannet består for det ene i at det når det treffer brennende objekter på grunn av sin høye varmekapasitet og fordampnings-varme gir en meget effektiv kjøling, slik at forbrenningstempe-raturen, eventuelt antenningstemperaturen til objektene eventuelt underskrides, hvorved en ny oppflamming utelukkes. For det andre består dets virkning i at det fordamper når det treffer varmeobjekter, og vanndampene som dannes fortrenger luften som er nødvendig for forbrenning, og dermed slukkes flammene først umiddelbart.

En vesentlig ulempe ved anvendelse av vann i de vanlige former er den at en stor del av vannet ofte renner uutnyttet i ikke-brennende deler eller synker i jorden. Dette er spesielt uheldig ved skogbranner når en betydelig andel av vannet som transporteres méd stor møye forblir uutnyttet. Nettopp brannbekjempelse nær jorden er imidlertid en viktig del ved skog-brannbekjempelse, da etter en typisk form for skogbrann eter ilden seg videre i tørr underskog (gress, løv eller lyng) og forårsaker enkelte kronebranner som så uopphørlig formerer seg. Hittil lyktes det derunder ikke å nytte det fremskaffede vann optimalt, spesielt da skogbranner ofte kommer etter en lang tørketid og jorden har tilsvarende spesiell evne til å ta opp vann.

Det prinsipielt samme problem består imidlertid også ved branner av annen type, såsom f.eks. ved en loftsbrann i en bygning hvori loftet ikke er adskilt fra underetasjene med et brannsikkert gulv. Her er det normalt slik at vannet kommer gjennom gulvene, gjennombrudd, trapper osv. i de nedenforliggen-de etasjer av bygningen og derved går tapt for slukkearbeidene. Under dette består på grunn av vannmangelen i den brennende etasje fare for branngjennombrudd nedover. Vannet som renner vekk på den annen side forårsaker hyppig betydelig følgeskade, slik at en økning av anvendt slukkevannsmengde likeledes ikke er uproblematisk.

For å unngå de oppførte ulemper beskriver DE-OS 31 14 6 30 anvendelse av geler som vannbarriere på overflater av branntruede bygningsdeler, som f.eks. flate tak samt for beskyttelse av hele landområder mot flatbranner. Gjennom dette tiltak skal et uønsket tap av slukkevann som følge av at det renner vekk eller synker unngås. Det dreier seg herunder imidlertid om ekte geler med en meget høy viskositet, hvilke dekker godset som skal beskyttes som tykt sjikt. Da slike geler ikke trenger inn i det brannutsatte gods, har det en dårlig slukkevirkning. Deres høye viskositet gjør det nødvendig å anvende spesielle apparater for dem.

Brannbeskyttelsestiltak med slike vandige geler som i DE-OS 31 14 630 finner ingen utbredelse, hvilket på den ene side kommer av den beskjedne virkningen til den foreslåtte fremgangsmåte, samt av at spesielle anordninger kreves for brannbekjempelsestiltakene og i tillegg kommer korrosjonsskader og miljøbelastninger.

US patent 3. 229. 769 beskriver et preventivt tiltak for beskyttelse av områder som grenser mot en brann, (spalte 5, linje 35 til spalte 6, linje 3). Det dreier seg her om ekte geler med en meget høy viskositet, som dekker gjenstander som skal beskyttes som et tykt sjikt. Da- slike geler ikke trenger inn i det branntruede gods, har de en dårlig slukkevirkning. Deres høye viskositet betinger anvendelsen av spesiell apparatur.

(Europeisk patentskrift 199 897, spalte 1, linje 62 til spalte 2, linje 6). Den andre fase (vann) mangler (spalte 6, linje 2-5). Høye forhold vann/polymere (delvis opptil 1000:1) som gel (spalte 4, linje 58).

US patent 3. 354. 084 beskriver for å bekjempe skogbranner, anvendelse av en gel av en akrylpolymer som er svellbar i vann, spesielt svakt kryssbundede akrylamidkopolymere, sammen med fin-fordelte titandioksyd partikler, for å øke viskositeten ytterligere og oppnå en lysbeskyttelse. (Europeisk patentskrift 199 897, spalte 2, linje 15-22). Utgangsviskositeten er rundt 1000 mPa's (US patent 3.354.084 spalte 3, linje 51) og stiger opp til 4000 mPa's (spalte 3, linje 57). Det dreier seg også her igjen om en forebyggende anvendelse (spalte 5, linje4-5).

US patent 3. 404. 089 anbefaler, for å unngå ulempen med høy viskositet hos de beskrevne geler, å fremstille gelen først umiddelbart før brannslukking ved omsetning av en lawiskøs polyakrylsyredispersjon med vandige løsninger av alkali- eller ammoniumsalter. Også her består imidlertid igjen ulempen at det for brannslukking til slutt anvendes en ekte gel med meget høy viskositet som ikke trenger inn i godset som skal beskyttes og har en dårlig slukkevirkning. At brannbeskyttelsestiltak av vandige geler ikke fant noen utbredelse fremgår av den dårlige virkningsgraden fra de foreslåtte trekk (EP-B-199 897, spalte 2, linje 22-36). Det anvendes en homogen, vandig væske med et enverdig salt, i alminnelighet alkalisaltet av en lineær (met)akryl(ko)polymer.

Oppgaven for foreliggende oppfinnelse er å frembringe et brannbekjempelsesmiddel med den målsetning å redusere vannskade som oppstår ved brannbekjempelse, redusere miljøbelastningen, å muliggjøre en anvendelse med generelt anvendelig utstyr og å unngå korrosjonsskader.

Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen ved anvendelse av en dispersjon av en vandig fase og en fase av gelpartikler med et tverrsnitt på 0,1-3 mm som er svellet ved hydratisering av enkeltvise, vannuløselige, polare makromolekyler av sterkt oppsugende polymerer på basis av (met)akrylsyre, som er således kryssbundet at de kan oppta 100 til 200 ganger sin vekt vann, hvorved gelpartiklene foreligger i en mengde på 0,1-0,6 vekt% beregnet som tørrsubstans og i forhold til den vandige fase, og hvor det vandige system har en viskositet på 100 mPa's, som slukkevann.

Vannuløselige polymerer som sveller sterkt i vann er f.eks. beskrevet i US patent nr. 4.017.653 og 4.018.951. I fagverdenen betegnes disse stoffer også som sterkt oppsugende polymer eller såkalte superabsorbere. Dette gjelder spesielt for kopolymerene av akryl- eller metakrylsyre med akrylamid, metakrylamid og akrylnitril som er beskrevet i tysk patent 2.706.135.

Systemene som skal anvendes ifølge oppfinnelsen fremstilles fortrinnsvis ved tilsetning av kalium- eller natriumsalter av tørre, svakt kryssbundne kopolymerer på basis av natriumakrylat og/eller akrylsyre med en partikkelstørrelse på 0,02 til 0,5mm i den tilsvarende vannmengde under røring og ompumping. Som kryssbindingsmiddel er alle olefinisk minst bifunksjonelle monomerer egnet, såsom f.eks. metylen-bis-akrylamid, divinyl- benzen, trisallylcyanurat, trisallylfosfat osv. Fremstillingen av egnede kryssbundne polymerer ved radikal- eller Redox-polymerisasjon er kjent.

For å aksellerere svellingsforløpet kan de ikke-svellede kopolymerer eventuelt tilsettes finfordelt aktiv kielsesyre og/eller silikater. De eventuelt tilsatte aktive kieselsyrer er produkter som spesielt er kjent som fyllstoffer eller absorbere, såsom kieselsyrexerogeler med BET-overflater over 30 m<2>/g, som regel flere 100<2>/g eller aktive kieselsyrer med BET-overflater på 50 til 450 m<2>/g (Aerosil) som dannes ved flamme-hydrolyttisk spalting av silisiumtetraklorid. I stedet for de aktive kieselsyrer er også aktive silikater felt fra vannglass og de tilsvarende metallsalter og eventuelt mineralsyrer, spesielt av kalsium, magnesium eller aluminium, med BET-overf later over30 m<2>/g anvendelig i form av deres xerogeler for formålet med oppfinnelsen i kombinasjon med de sterkt sugeaktive polymerer.

Det vandige system inneholder gelpartiklene i slike konsentrasjoner at det fortsatt foreligger tilstrekkelig fritt vann til på den ene side å oppnå en fremragende slukkevirkning med minimale vannskader, og på den annen side å muliggjøre en anvendelighet med en meget god fukteevne såsom ved rent vann.

I de vandige systemer ifølge oppfinnelsen foreligger 50 til80 vekt%, fortrinnsvis 60 til 70 vekt% av alt vannet i gelpartiklene.

Gelpartiklene dannes fra de sterkt sugeaktive kopolymerer, hvis struktur er av en slik beskaffenhet at de raskt opptar100til 200 ganger sin vekt av vann uten imidlertid å løse seg i vann. Tilsettes en således svellet hjelperatikkel et vannover-skudd, forblir det overskytende vann som ren vannfase, som virker som vehikulum for gelpartiklene og i stor grad bibeholder sin viskositet, mens gelpartiklene er å oppfatte som enkelte adskilte makromolekyler.

Svellelegemer på basis av polyakrylsyre (i form av natrium- eller kaliumsalter) tilsvarer kravet til oppfinnelsen optimalt og forårsaker på ingen måte miljøbelastning.

Ved tilsetning av slikt produkt opp til en mengde på ca.0,6 vekt% til vann, finner man bare en liten viskositetsøkning. Væsken forblir fullstendig pumpbar, og ved en overgang fra rent vann til vann som er blandet med svellelegemer ved et slukke-arbeide, kunne mannskapet ved sprøyten ikke fastslå noen forskjell i håndteringen. Ved høyere tilsetninger stiger viskositeten plutselig, og det fri vann, hvis nærvær karakteri-serer det vandige system ifølge oppfinnelsen, avtar raskt. Opptil en viskositet på 100 mPa's kan man tale om "slukkevann" som kan håndteres som rent vann.

Tilsetningen av et fuktemiddel er mulig og kan i spesielle tilfeller, f.eks. ved slukking av bomullsballer, være nyttige.

Virkningen av et slukkevann fremstilt ved tilsetning av svellelegemer i en mengde på 0,4% til vann var - som ble fastslått i store forsøk - fremragende: Ved en standard værelsebrann ble en reduksjon av den nødvendige slukkevannsmengde og slukketiden på 3 0 til 3 5% og en reduksjon av slukkevannet som rant vekk fra brannstedet på 85% fastslått. Ved en tilsetning på 0,5 til 0,6% svellelegemer øker viskositeten aller.ede betydelig, men slukningsinnsatsen kan fortsatt utføres som vanlig.

De adskilte gelpartikler ifølge oppfinnelsen har ingenting til felles med de kjente fortykningsmidler, som er foreslått for å øke hefte av vannet, og som forårsaker en sterk viskosi-tetsøkning med de dertil hørende ulemper.

Ved innstillingen av et vandig system som anvendes ifølge oppfinnelsen på en pH-verdi på 6 til 8, kan korrosjon unngås på anvendte slukningsinnretinger og gjenstander som er sprøytet for brannbeskyttelse.

Anvendelsen ifølge oppfinnelsen av det vandige system som slukkevann krever ingen spesielle pumper, henholdsvis rør på grunn av den lave viskositeten. Ved bekjempelsen av skogbranner, henholdsvis ved brannbekjempelse fra luften kan man eventuelt arbeide med hjelp av vanlig apparatur. Til slutt er anvendelsen mulig i ildslukningsapparater av type W og i sprinkleranlegg.

Ved anvendelse ifølge oppfinnelsen av det vandige system for brannbekjempelse forhindrer de medførte gelpartikler ikke at vannet trenger inn i det brennende gods, men viser i det vesentlige ingen tendens til å renne vekk, og forblir på grunn av en egen hefteevne hengende på de brannutsatte eller brennende gjenstander og frigir her på den annen side ved stor varme-utvikling uhindret vannet det inneholder som damp, slik at hele slukkevannet er tilgjengelig for kjøling og dampdannelse.

Derved reduseres den nødvendige mengde slukkevæske vesentlig i forhold til vanlige midler. I tillegg fås en meget virksom beskyttelse mot at brannen sprer seg.

Ved bekjempelse av branner i beholdere er kjølingen av beholderveggen betydningsfull. Med det vandige system som anvendes ifølge oppfinnelsen er det mulig i løpet av slukke-prosessen å sprøyte beholderveggen med det samme rør fra tid til annen, hvorunder de heftende gelpartikler gjør en vedvarende overrisling unødvendig og tillater en bedre utnyttelse av rørkapasiteten. Ved gelpartiklene som hefter til det slukkede gods, reduseres faren for at brannen igjen skal flamme opp.

Tilsetningen av svellelegemer kan skje i beholderen til tankslukningskjøretøy, en "vannbomber" eller i spesielle blandingsbeholdere, hvorunder man under innstrøingen og i noen minutter etter innstrøingen er slutt, må røre svakt eller pumpe middels. De oppsvulmede gelpartikler hefter ikke til hverandre. De avsetter seg riktignok i løpet av lengre henstandstider, men kan selv etter uker uten problemer pumpes rundt, henholdsivs røres opp, hvilket imidlertid normalt ikke er nødvendig.

Den vanlige anvendelsesmåte er sprøyting eller spruting av det vandige system med allerede dannede gelpartikler. En variant som eventuelt kan foretrekkes består i å tilsette svellelegemene kort foran strålerøret i ikke-svellet tilstand. Selv om da fordelen av den høyere hefteevnen til gelpartiklene ikke utnyttes for beskyttelse av gjenstander som ennå ikke har kommet i brann, oppnås likevel meget raskt en virksom beskyttelse mot vannskader, da svellelegemene som etter kort tid er svellet opp tetter fuger og sprekker. Når det engang er dannet et tettende sjikt av gelen, kan man arbeide videre med rent vann hvis dette synes hensiktsmessig.

Ved skogbranner forblir en del av gelen på grunn av hefteevnen hengende i trærne og danner en god beskyttelse mot at brannen springer over fra en trekrone til en annen. Ved etasjebranner danner det seg et vanndekke som kan forhindre at brannen griper over på resten av bygningen.

En videre anvendelse ifølge oppfinnelsen består i fremstillingen av ildslukningstepper som f.eks. kan holdes klar i form av avskjerming for flukthjelp i brannutsatte bedrifter, store bygninger som hoteller osv. Slike ildslukningstepper inneholder svellelegemene i svellet tilstand og er innsveiset for å unngå fuktighetstap, f.eks. i en folie.

Claims (6)

1. Anvendelse av en dispersjon av en vandig fase og en fase av gelpartikler med et tverr-snitt på 0,1 - 3 mm som er svellet ved hydratisering av enkeltvise, vannuløselige, polare makromolekyler av sterkt oppsugende polymerer på basis av (met)akryl-syre, som er således kryssbundet at de kan oppta 100 til 200 ganger sin vekt vann, hvorved gelpartiklene foreligger i en mengde på 0,1 - 0,6 vekt% beregnet som tørrsubstans og i forhold til den vandige fase, og hvor det vandige system har en viskositet på 100 mPa.s, som slukkevann.

2. Anvendelse av en dispersjon ifølge krav 1, hvori den vandige fase inneholder natrium-, kalium-, eller ammonium-ioner og makromolekylene er et polyanionisk akrylsyrekopolymerisat for formålet i krav 1.

3. Anvendelse av en dispersjon ifølge krav 1, hvori 50 - 8.0 vekt%, fortrinnsvis 60 - 70 vekt%, av det totale vann foreligger i gelpartiklene, for formålet med krav 1.

4. Anvendelse av en dispersjon ifølge krav 1, som inneholder aktiv kiselsyre og/eller silikater for formålet med krav 1.

5. Anvendelse av en dispersjon ifølge et av kravene 1-4, for formålet med krav 1 i brannslukkere eller sprinkleranlegg.

6. Anvendelse av en dispersjon ifølge et av kravene 1-4, for formålet med krav 1 i brannslukningstepper og flukthjelp-avskjerming.