NO301406B1 - Brannslukkingsblandingskonsentrat - Google Patents

Description

Brannslokkingsskumkonsentrater er blandinger av skumningsmidler, løsningsmidler og andre additiver. Disse konsentrater er beregnet å skulle blandes med vann som regel i en 3 eller 6% konsentrasjon, og den erholdte oppløsning blir der-efter skummet ved hjelp av mekaniske midler og skummet pro-jisert mot overflaten til en brennende væske.

En spesiell klasse av brannslokkingsskumkonsentrater er kjent som et vandig filmdannende skum (AFFF). AFFF-konsentrater har den kvalitet at de er istand til å spre en vandig film ut på overflaten av hydrocarbonvæsker, hvorved slokkehastigheten forsterkes. Dette er gjort mulig av de overflateaktive perfluoralkylstoffer som er inneholdt i AFFF.

Disse overflateaktive stoffer produserer meget lave overflate-spenningsverdier i oppløsning (15-20 dyn-cm"<1>) hvilket gjør det mulig for oppløsningen å bli spredt på overflaten av hydrocar-bonvæskene.

AFFF-skum er ikke effektive på vannoppløselige brensler, såsom alkoholer og de lavere ketoner og estere, da skummet oppløses og ødelegges av brenslet. Det finnes en under-klasse av AFFF-skumkonsentrater som er kjent som alkoholresis-tent AFFF (ARAFFF). ARAFFF-konsentrater inneholder en vann-oppløselig polymer som utfelles ved kontakt med et vann-oppløselig brensel og gir et beskyttende lag mellom brenslet og skummet. ARAFFF-skum er effektive både på hydrocarboner og vannoppløselige brensler.

Typiske AFFF-konsentrater inneholder ett eller flere overflateaktive perfluoralkylstoffer som kan være anioniske, kationiske, ikke-ioniske eller amfotere, ett eller flere ikke-fluorerte overflateaktive stoffer som kan være anioniske, kationiske, amfotere eller ikke-ioniske, løsningsmidler såsom glyoler og/eller glycolethere, og mindre additiver såsom chelatedannende midler, pH-buffere, korrosjonsinhibitorer og lignende. Flere US patenter har redegjort for slike blandinger, såsom 3047619, 3257407, 3258423, 3562156, 3621059, 3655555, 3661776, 3677347, 3759981, 3772199, 3689265, 3828085, 3839425, 3849315, 3941708, 395075, 3957657, 3957658, 3963776, 4038198, 4042522, 4049556, 4060132, 4060489, 4069158, 4090976, 4099574, 4149599, 4203850 og 4209407.

ARAFFF-konsentrater er i det vesentlige det samme som AFFF-konsentrater, bare med tilsetning av en vannoppløselig polymer. Disse blandinger er beskrevet i US patent 4060489,

US patent 4149599 og US patent 4387032.

Et felles element i alle AFFF- og ARAFFF-blandinger er det over — flateaktive perfluoralkylstoff. Denne type av overflateaktivt stoff representerer 40-60% av konsentratets pris.

Vi har uventet oppdaget at ved anvendelse av overflateaktive alkylpolyglycosidstoffer er det mulig å redusere de nødvendige konsentrasjoner av de overflateaktive perfluor-alkylstof f er i AFFF-blandinger med mer enn 40% uten tap av brannslokkingsytelse. På lignende måte har anvendelsen av overflateaktivte alkylpolyglycosidstoffer i ARAFFF-blandinger produsert en uventet forbedring i brannslokkingsytelse på van-noppløselige brensler og har gjort anvendelse av mindre kost-bare vannoppløselige polymerer mulig. Polymeren som vanligvis anvendes i ARAFFF-blandinger er "Kelco K8A13" produsert av Kelco Division til Merck and Company. Dennne polymer antas å være en kjemisk modifisert xanthangummi og koster ca. syv (7) ganger prisen for xanthangummi av ordinær teknisk kvalitet.

Når systemer av overflateaktive stoffer beskrevet i teknikkens stand anvendes, har det vært umulig å oppnå tilfredsstillende ARAFFF-ytelse på vannoppløselige brensler med xanthangummi av teknisk kvalitet uten å anvende en så høy konsentrasjon av gummien at blandingen blir uakseptabelt viskøs. Vi har imidlertid oppdaget at ved å innbefatte alkylpolyglycosider som overflateaktive stoffer vil ARAFFF-blandinger under anvendelse av xanthangummi av vanlig teknisk kvalitet gi en like god eller bedre ytelse enn ARAFFF-blandingene fremstilt med "Kelco K8A13" og systemene av overflateaktive stoffer som tidligere er blitt beskrevet.

Alkylglycosid og alkylpolyglycosider er kjente overflateaktive stoffer. En spesielt anvendbar klasse av poly-glycosider for formålene ifølge oppfinnelsen er den som mar-kedsføres av Horizon Chemical Division til Henkel, Inc. under handelsnavnet "APG".

En typisk molekylstruktur er vist nedenfor.

Den overlegne ytelse til alkylpolyglycosidene i skum-slokkingsblandinger er fullstendig uventet på grunn av de meget lave grenseflatespenningsverdier for alkylpolyglycosid-blandinger med hydrocarboner. Det er normalt ønskelig å anvende systemer av flere overflateaktive stoffer med for-holdsvis høye grenseflatespenningsverdier for å unngå emul-gering av brensel i skummet. Eksempler på grenseflatespenningsverdier er angitt nedenfor.

Oppfinnelsen angår et brannslokkingskonsentrat

som er særpreget ved at det omfatter overflateaktive perfluoralkylstoffer, et løsningsmiddel og en effektiv mengde av et alkylpolyglycosid tilstrekkelig til å tillate en reduksjon i

konsentrasjonen av det overflateaktive perfluoralkylstoff uten tap av blandingens branslokkingsevne, idet alkylpolyglycosidet er tilstede i en mengde av mellom 1,0 og 10,0 vekt%, regnet på vekten av konsentratet.

Uttrykket en effektiv mengde betyr anvendelse av polyalkylglycosidet i en slik mengde at blandingen når den anvendes som et brannslokkingskonsentrat, tilfredsstiller eller overskrider de standarder som bestemmer aksepterbarheten av konsentratet for brannslokkingsformål.

Beskrivelse av den foretrukne utførelsesform

Oppfinnelsen omfatter en AFFF-blanding som inneholder et alkypolyglycosid som fortrinnsvis har formelen:

hvori n = 4-18, fortrinnsvis 6-12, og x = 1-6, fortrinnsvis 1-2. Disse blandinger inneholder i tillegg fortrinnsvis et amfotert overflateaktivt perfluoralkylstoff med formelen

hvor:

RF er en perfluoralkylkjede med formelen Cn<F>2n+1hvor n = 4 til 18, et anionisk overflateaktivt stoff med formelen:

hvori verdien for n = 8 til 18, og

en glycolether valgt fra gruppen bestående av:

1-butoxy-2-ethanol

l-ethoxy-2-ethanol

1-butoxyethoxy-2-ethanol l-butoxyethoxy-2-propanol, og en glycol valgt fra gruppen bestående av:

1,2-ethandiol

1.2- propandiol

1.3- propandiol

1.3- butandiol

1.4- butandiol og

et ikke-ionisk overflateaktivt stoff med formelen

hvori R = octyl eller nonyl og n = 2 til 15, og et sekvestreringsmiddel valgt fra salter av ethylendiamin-tetraeddiksyre og salter av nitril-tris-eddiksyre, og en pH-buffer, såsom trishydroxymethylaminomethan og/eller urea.

Oppfinnelsen omfatter dessuten ARAFFF-blandinger som i tillegg til de ovenstående har en polysaccharidpolymer, såsom xanthangummi, tragantgummi, johannesbrødgummi eller guargummi, og et konserveringsmiddel, såsom orthofenylfenol eller diklorofen.

Relative områder for komponentene i blandingene for:

Det vil forstas av fagfolk at AFFF-konsentrater som er beregnet for blanding med vann i prosenter som er forskjel lige fra 3%, kan gjøres ved å multiplisere de ovenstående prosenter eller sammensetninger med faktoren 3/x, hvor x representerer de ønskede blandingsprosenter.

Relative områder for sammensetninger for:

ARAFFF for anvendelse i 3% på hydrocarbonbrensler og i 6% på vannoppløselige brensler

Branntesting

I de nedenstående eksempler anvendes de følgende varenavnbestanddeler.

"Forafac 1157N", et amfotert overflateaktivt perfluoralkyl produsert av Atochem, Inc., en 27% aktiv oppløsning av

"APG 300" og "APG 325CS", 50% aktive alkylpolyglycosider produsert av Horizon Chemical Division til

Henkel, Inc.

"Triton X-102", et ikke-ionisk octylfenolethoxylat produsert av Rohm & Haas Company.

"Forafac 1183N", et amfotert overflateaktivt perfluoralkyl produsert av Atochem, Inc., en 40% aktiv oppløsning av

"Surflon S831-2", et ikke-ionisk overflateaktivt perfluoralkyl produsert av Asahi Glass Co.

Butylcarbitol-l-butoxyethoxy-2-ethanol produsert av Union Carbide Co.

NTA/Na3= nitriltrieddiksyre, natriumsalt produsert av W.R. Grace Co.

Trisamino - tris (hydroxymethyl)-aminomethan produsert av Angus Chemical Co.

"IDC 810M", et amfotert overflateaktivt imidazolin-dicarboxylat som selges av Mona Industries under varenavnet "Monateric CCMM-40".

"Givgard G-4-40", 40% aktiv oppløsning av diklorofen produsert av Givaudan, Inc.

Hvert konsentrat ble testet i et brannlaboratorie under anvendelse av miniatyrmodeller av branntester i full målestokk beskrevet nedenfor.

Mil-Spec - M11-F-24385C - MOD testmetode

Det flytende konsentrat testes som en forhåndsblandet oppløsning inneholdende 3 deler konsentrat med 97 deler vann, i overensstemmelse med den følgende metode.

Tre liter vanlig blybensin, overensstemmende med W-G-1690, fylles i en rund brannkjele med et areal på 0,25 m<2>og en dybde på 11,43 cm og inneholdende 6,35 cm vann, og ble antent. Efter en andre forhåndsbrenning ble en skumuttømning som avleverte 0,108 g/min oppløsning, i 90 sekunder rettet over sentrumet av brannkjelen med et dusjtypemønster som produserer en skumkvalitet som overensstemmer med krav 4.7.5 i Mil-F-24385C. Straks efter skumpåføringen i 90 sekunder blir en stråle (diameter 0,4 cm) av propangass antent og anbragt over sentrumet av skumteppet, med en hastighet på 40 cm<3>/min målt av et fulloversiktlig rotameter av modell 8900D produsert av Brooks Instrument Div. Emerson Electric Co., King of Prus-sia, PA, eller tilsvarende. Støtet av propanflammen begynner 5,08 cm over toppen av tanken og skyter nedad over skumteppet inntil 25% av skumteppet er blitt forbrukt ved brann. Den resulterende varmestrøm ovevåkes og registreres ved hjelp av et vannavkjølt kalorimeter, såsom modell C-1301-A-15- 072 produsert av Hy-Cal-Engineering, Santa Fe Springs, California, eller tilsvarende, og et egnet strimmeldiagramregistreringsapparat istand til å håndtere 1-5 M.V..

Tiden som var nødvendig for fullstendig å slukke brannen og tiden som var nødvendig for at propanstrålen skulle ødelegge 25% av skumteppet, er registrert som henholdsvis "Slokningstid" og "Tilbakebrenningstid". Denne test er en modell av 4,645 m<2>branntesten ifølge U.S. militærspesifikasjon Mil-F-24385C.

U.L. 162 5.utgave - MOD testmetode

isopropylalkoholtest

Det flytende konsentrat testes som en forhåndsblandet oppløsning inneholdende 6 deler skumkonsentrat og 94 deler vann. 15 liter 99% isopropylalkohol fylles i en rund panne som har et areal på 0,25 m<2>og en dybde på 11,43 cm, og antennes. Efter ett minutts fri brenning blir en skumuttømning som av-leverer 0,269 g/min oppløsning, rettet mot brannpannens bortre vegg i form av en massiv påført strøm i to minutter, (Type II fast munnstykke) en påføring som gir en skumkvalitet som overensstemmer med UL 162 5.utgave, avsnittene 15-15.9. Umiddel-bart efter skumpåføringen i 2 minutter blir en stråle (diameter 0,4 cm) av propangass antent og tilført over sentrumet av skumteppet med en hastighet på 100 cm<3>/min som målt med et fulloversikts rotameter av modell 8900D som produsert av Brooks Instruments Div. Emerson Electric Co., King of Prus-sia, PA, eller tilsvarende.

Støtet av propanflammen begynner 5,08 cm over toppen av tanken og skyter nedad over skumteppet. Den resulterende varmestrøm overvåkes og registreres ved hjelp av et vann-avkjølt kalorimeter, såsom Model C-1301-A-15- 072 produsert av Hy-Cal-Engineering, Santa Fe Springs, California, eller tilsvarende og et egnet strimmeldiagramregistreringsapparat som er istand til å håndtere 1-5 MV, inntil 20% av skumteppet er blitt forbrukt ved brann.

Denne test er en modell av branntesten beskrevet i UL 162 5. utgave. Den tid som er nødvendig for 90% kontroll, slokning og 20% tilbakebrenning registreres.

UL 162 5. utgave MOD testmetode

Heptantest

Det flytende konsentrat testes som en forhåndsblandet oppløsning inneholdende 3 deler konsentrat og 97 deler vann. Testingsutstyret er det samme som det som ble anvendt for iso-propylalkoholtesten. Metodene er forskjellige ved at skum-påføringen er av type III, brenslet er n-heptan, påføringshas-tigheten er 0,108 g/min, og påføringstiden er 2 minutter Tidene for 90% kontroll og 20% tilbakebrenning registreres.

Konsentratene ble fremstilt i overensstemmelse med standard praksis, dvs. ganske enkelt å blande materialene i et blandeapparat.

Blanding A ifølge Eksempel 1 var kontrollen. I blandingene B og C ifølge oppfinnelsen ble det standard amfotere overflateaktive middel "IDC-810M" sløyfet og erstattet av alkylpolyglycosidene "APG 300" lys (b) og mørk (c).

Blandingene B og C viste at bedre resultater ble oppnådd med oppskriftene ifølge oppfinnelsen. Slokkingstidene (Slokk.) for blandingene B og C var hurtigere, og tilbake-brenningstidene var lengre.

I Eksempel 2 var blandingen A kontrollen. Poly-saccharidet "K8A13" og det overflateaktive perfluorstoff ble redusert med 10% i blanding B, og polysccharidet "K8A13" ble redusert med 10-20% i blanding C. Med nærvær av alkylpolyglycosidet hadde blandingene ifølge oppfinnelsen fremdeles tilfredsstillende ytelser.

I Eksempel 3 var blandingen A kontrollen. I blandingen B ble de overflateaktive perfluorstoffer minsket, mens polyalkylglycosidet var det samme. I blandingen C ble polyalkylglycosidet øket og de overflateaktive perfluorstoffer ytterligere minsket. Ved testing i overensstmellse med den modifiserte test Mil-F-24385C som beskrevet ovenfor for Eksempel 1, ble like eller bedre resultater oppnådd med blandingene ifølge oppfinnelsen.

Branntester ble utført i overensstemmelse med de modifiserte UL tester som tidligere er blitt beskrevet.

Blandingen A var en standard ARAFF-blanding. Efter-hvert som mengden av polymer (xanthangummi) minsket, minsket viskositeten. Mindre polymer kunne således anvendes med bedre eller overlegne resultater med nærvær av alkylpolyglycosidet.

Claims (11)

1. Brannslokkingsblandingskonsentrat,karakterisert vedat det omfatter overflateaktive perfluoralkylstoffer, et løsningsmiddel og en effektiv mengde av et alkylpolyglycosid tilstrekkelig til å tillate en reduksjon i konsentrasjonen av det overflateaktive perfluoralkylstoff uten tap av blandingens branslokkingsevne, idet alkylpolyglycosidet er tilstede i en mengde av mellom 1,0 og 10,0 vekt%, regnet på vekten av konsentratet.

2. Blanding ifølge krav 1, karakterisert vedat alkylpolyglycosidet har formelen Ri-0-R2 hvori Ri er et polysaccharid med formelen

hvori n er lik 1 til 5, og R2er en alkylgruppe med formelen CnH2n+1, hvor n er 4 til 18.

3. Blanding ifølge krav 1, karakterisert vedat den videre omfatter en vannoppløselig polymer.

4. Blanding ifølge krav 1 eller 3,karakterisert vedat de overflateaktive perfluoralkylstoffer er amfotere overflateaktive stoffer.

5. Blanding ifølge krav 1 eller 3,karakterisert vedat den omfatter ikke-fluorerte overflateaktive stoffer.

6. Blanding ifølge krav 5, karakterisert vedat de ikke-fluorerte overflateaktive stoffer er anioniske overflateaktive stoffer.

7. Blanding ifølge krav 1, karakterisert vedat løsningsmidlet er valgt fra gruppen bestående av glycoler og/eller glycolethere.

8. Blanding ifølge krav 3, karakterisert vedat den vannoppløselige polymer er en polysaccharidpolymer.

9. Blanding ifølge krav 8, karakterisert vedat polysaccharidpolymeren er valgt fra gruppen bestående av xantangummi, tragantgummi, johannesbrødgummi eller guargummi.

10. Blanding ifølge krav 9, karakterisert vedat de overflateaktive perfluoralkylstoffer er tilstede i en mengde av 0,5 til 3 vekt%, regnet på vekten av konsentratet.

11. Blanding ifølge krav 3, karakterisert vedat den vannoppløselige polymer er tilstede i en mengde av 0,5 til 1,5%, regnet på vekten av konsentratet.