NO327339B1 - Vandig skummeblanding - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår en skumblanding, en ekspandert skumblanding og en fremgangsmåte for dannelse av en skumblanding. Særlig angår den foreliggende oppfinnelsen skumblandinger inneholdende karboniserte eller karamelliserte sakkarider. Skumblandinger ifølge den foreliggende oppfinnelsen er foretrukket stort sett eller fullstendig biologisk nedbrytbare og/eller miljøvennlige.

Skummaterialer er en klasse av kommersielt og industrielt viktige kjemikaliebaserte materialer. Skum kan fremstilles ved lufting av en skumblanding (dvs. inneslutning av luft i en skumblanding), som kan oppnås ved fortynning av en konsentrert forløper. Mange skum krever visse fysikalske egenskaper for å være passende nyttige i ønskede anvendelser. Blant foretrukne fysikalske egenskaper for skum er stabilitetsegenskapen, det å tillate skummet å være i en nyttig form over et forlenget tidsrom og derfor nyttig når et spesielt stabilt skum kan være ønskelig, f.eks. brannsikring, brannslukking, dampundertrykkelse og frostbeskyttelse av avlinger. Ytterligere bruk omfatter reduksjonen av overflatespenning for ønsket penetrering av brennstoffer og fukting av overflater, f.eks. brannslukking, overflaterensing/dekontaminasjon og overflatepreparering (slik som for betongoverflater).

En viktig klasse av kommersielle skumtyper omfatter vandige filmdannende skumtyper (f.eks. AFFF'er og FFFP'er), hvor vandige blandinger typisk inneholder fluorkjemiske overflateaktive stoffer, ikke-fluorinerte (f.eks. hydrokarbon) overflateaktive stoffer, og vandige eller ikke-vandige løsningsmidler. Disse skumtypene kan fremstilles fra konsentrater ved fortynning med vann (fersk-, brakk- eller sjøvann) for å danne en "forblanding", og deretter lufting av forblandingen for å danne et skum.

Den skumdannende blandingen fremstilles på passende måte som et konsentrat, for å spare plass og redusere transport og lagringskostnader. Fortynning før bruk av konsentratet er typisk 3 volum% (dvs. 3 volumer av skumkonsentrat pr. 97 volumer av vann). Andre typiske konsentrasjoner omfatter 6 volum% og 1 volum% eller mindre konsentrasjon.

Skummet kan være dispergert oppå en flytende kjemikaliebrann for å danne et tykt skumteppe som slår ned brannen og deretter slukker brannen ved kvelning. Disse skumtypene finner også anvendelse som dampundertrykkende skumtyper som kan anvendes for ikke-brennende men flyktige væsker, f.eks. flyktige flytende eller faste kjemikalier og kjemikalieutslipp, for å forhindre utvikling av giftige, skadelige, brennbare, eller på annen måte farlige damper. Disse skumtypene kan også anvendes på bygnings- og krattskog- eller skogbranner.

Enkeltvise komponenter av en skumblanding bidrar til forskjellige fysikalske og kjemiske egenskaper av forblandingen og skummet. Selektive overflateaktive stoffer kan gi lav overflatespenning, høy skumbarhet, og gode filmdannende egenskaper, dvs. evnen til drenering fra skummet til å spre seg ut og danne en film over overflaten på en annen væske. Organiske løsningsmidler kan være inkludert for å fremme løselighet av overflateaktive stoffer, for å bidra til konsentratets brukstid, og for å stabilisere det vandige skummet. Fortykningsmidler kan anvendes for å øke viskositet og stabilitet av skummet. Andre midler og additiver kjent for fagfolk kan anvendes.

Spesielt foretrukne egenskaper av skumtyper er stabilitet, dampundertrykkelse, og flammetilbakeslagsmotstand. Stabilitet henviser til et skums evne over tid til å opprettholde sin fysikalske tilstand som et nyttig skum. Noen brannslukkende skumtyper, f.eks. skumtyper fremstilt fra skumforblandinger som inneholder overflateaktivt stoff og hydratisert fortykningsmiddel, er stabile i flere timer, eller minst opptil en time, og brukes ofte på nytt. Lengre stabilitetsperioder kan oppnås ved tilsetting av bestanddeler slik som reaktive prepolymerer og tverrbindere, polyvalente ioniske kompleksmidler og proteiner.

Bruken av fluorkjemiske forbindelser i skumblandinger for brannslukking er vidt omfattende som f.eks. angitt i US patent nr. 3 772 195, 4 472 286, 4 717 744, 4 983 769, 5 086 786 og 5 824 238. De fluorinerte forbindelsene er generelt anvendt som overflateaktive stoffer for å redusere skumblandingens overflatespenning. Imidlertid er produksjonen og bruken av visse fluorkjemikalier blitt redusert og/eller faset ut på grunn av problemer som er forbundet med slike kjemikalier og/eller deres anvendelse.

Naturlige forbindelser slik som protein og polysakkaridadditiver til brannslukkings-skumløsninger er også kjent. Særlig har polysakkarider blitt benyttet i mange skumtyper omfattende cellulose og dens derivater, guargummi, xantangummi og polysakkaridderivater omfattende melasse og andre ekstrakter omfattende formoser, i tillegg til disakkarider og monosakkarider. Anvendelsen av disse materialene i brannslukkingsskum er beskrevet f.eks. i US patent 2 514 310, JP 53023196, DE 2937333-A, GB 2179043-A, US 4 978 460 og US 5 215 786.

US 2 514 310 beskriver en blanding som er egnet for produksjon av brannslukkingsskum inneholdende en vandig løsning av et N-acyl, N-alkyltaurinnatriumsalt og et karboksymetylcellulosenatriumsalt. Blandingene ifølge oppfinnelsen produserer brannslukkingsskum som er svært effektive for slukking av væskebranner.

JP 53023196 beskriver anvendelsen av karboksymetylerte gjærbaserte protein-brannslukkingsløsninger. Løsningene er spesielt nyttige for behandling av storbranner; skumtypene har gode varme- og oljebestandige egenskaper.

DE 2937333-A beskriver en vannblanding for slukking av branner som inneholder et brannhemmende additiv og valgfritt et fukte- eller skummemiddel, konserver-ingsmiddel, fosfater, nitrogenforbindelser og ytterligere additiver. Det brannhemmende additivet ved anvendelse i oppfinnelsen er et polysakkarid eller forbindelser av denne typen som omfatter melasse og/eller formoser (som er formaldehydpolymerer).

GB 2179043-A beskriver vandige skumtyper hovedsakelig for anvendelse i næringsmiddelindustrien som marengs og kakemikser. Skumtypene er dannet når blandinger inneholdende et syreskumbart protein, fortrinnsvis myseproteinisolat eller bovint serumalbumin, og et kationisk polysakkarid, fortrinnsvis chitisan. Den vandige skumblandingen kan i tillegg inneholde et oppløselig sukker slik som sukrose.

US 4 978 460 er rettet mot additiver for vann for anvendelsen i brannslukkings-blandinger inneholdende sterkt svellende vannuoppløselige polymerer med høy molekylvekt som et gelatineringsmiddel. Forbedringen som fremstillingen er rettet mot angår anvendelsen av formslipemidler for å omslutte og spre gelatinerings-midlene som beskytter dem fra å bli klebrige ved penetreringen av vann og støv fra agglutinering. De foretrukne formslipemidlene ifølge oppfinnelsen er polyalkylen-glykoler. Videre forbindelser omfattende diammoniumfosfater og sukkertyper slik som sukkeralkoholer omfattende mannitol er beskrevet i å være egnet for anvendelse som formslipemidlet.

US 5 215 786 beskriver blandinger for dannelse av en biologisk nedbrytbar skumbarriere mellom et substrat og atmosfæren. Den skumdannende blandingen omfatter natriumsulfonat, en karboksylsyre med lang alkylkjede, kaliumhydroksid, kaliumsilikat, et ikke-ionisk fast organisk vannløselig materiale slik som en sukrose eller urea, og et hydroksylisk løsningsmiddel.

Til tross for antallet kjente skumblandinger betyr den kontinuerlige faren for brann på eiendommer, bygninger, gods og krattskog, og ødeleggelse, tilintetgjørelse og tap av liv som brann forårsaker gjør at det er et stadig behov for nye, forbedrede eller minst alternative vandige skumblandinger, skumblandinger og fremgangsmåter til fremstilling av skumblandinger. Det er også et spesielt behov for fremstilling av skumblandinger som er stort sett eller fullstendig biologisk nedbrytbare og/eller miljøvennlige.

For den foreliggende oppfinnelsen har man overraskende funnet at anvendelsen av en karbonisert sakkaridblanding i brannslukkingsskum i stor grad øker ytelsen av skummet. Den fordelaktige anvendelsen av en karbonisert sakkaridblanding gir forbedrede skumblandinger som også utviser god biologisk nedbrytbarhet og miljøvennlighet.

Således ifølge et første aspekt av den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringes en skumblanding som kan fremskaffes ved å gjennomlufte en skumdannende blanding, som er kjennetegnet ved at den omfatter: et mørkebrunt sukker som har blitt utsatt for et karboniseringstrinn i løpet av sin fremstilling, et overflateaktivt stoff, og vann.

Ifølge et andre aspekt av den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringes en skumblanding fremstilt fra den skumdannende blandingen ifølge det første aspektet.

Ifølge et tredje aspekt av den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling av en skumblanding omfattende trinnet for lufting av en vandig fortynnet oppløsning av en skumdannende blanding som omfatter mørkebrunt sukker som har blitt utsatt for et karboniseringstrinn i løpet av sin fremstilling, et overflateaktivt stoff og vann. Den skumdannende blandingen luftes fortrinnsvis ved tilsetning av den skumdannende blandingen til en vannstrøm, fortrinnsvis vann som strømmer gjennom en slange og dyse slik som en brannslange.

Ifølge et fjerde aspekt av den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte for bekjempelse av en brann, der fremgangsmåten er kjennetegnet ved at den omfatter trinnet med å benytte skumblandingen ifølge oppfinnelsen på brannen.

Ifølge et femte aspekt av den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte for bekjempelse av brann i en brennbar væske eller kjemisk brann, der fremgangsmåten er kjennetegnet ved at den omfatter trinnet med å benytte skumblandingen ifølge oppfinnelsen for å slukke brannen i den brennbare væsken eller den kjemiske brannen, eller for å forhindre antenning eller ny antenning av brannen i den brennbare væsken eller den kjemiske brannen.

I et sjette aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåte for å fange eller undertrykke farlig damp fra brennbar væske eller kjemisk damp, der fremgangsmåten er kjennetegnet ved at den omfatter trinnet med å benytte skumblandingen ifølge oppfinnelsen for å fange inn eller undertrykke den farlige dampen fra den brennbare væsken eller den kjemisk dampen.

Gjennom hele denne fremstillingen og kravene som følger, med mindre sammen-hengen krever noe annet, vil ordet "omfatte" og variasjoner av "omfattende" bli forstått å innebære inklusjonen av et angitt heltall eller trinn eller gruppe av heltall eller trinn men ikke eksklusjonen av et hvilket som helst annet heltall eller trinn eller gruppe av heltall eller trinn.

Oppfinnelsen tilveiebringer kjemiske blandinger som kan luftes for å danne en ekspandert skumblanding (også henvist til som et "skum"). Skummet kan anvendes i forskjellige anvendelser omfattende enhver anvendelse som er forstått å være nyttig innen området av vandige skummaterialer. Skummet finner særlig anvendelse i slukking av "Klasse A" branner omfattende bygningsbranner, emballasjebranner, materialbranner, dekkbranner, kullbranner, torvbranner, villmarksbranner, krattskogbranner, skogbranner og andre lignende naturlig forekommende og industrielt baserte branner.

Skummet kan også være nyttig til å inneholde eller undertrykke flyktige, skadelige, eksplosive, brennbare, eller på annen måte farlige kjemiske damper. Dampene kan utvikles fra et kjemikalie slik som en kjemikalielagringstank, et flytende eller fast kjemikalie, eller et kjemisk utslipp. Skummet kan også anvendes for å slukke en kjemikaliebrann eller for å forhindre antennelse eller gjentatt antennelse av et kjemikalie. Disse anvendelsene vil bli henvist til samlet for formålet ifølge den foreliggende beskrivelsen som "anvendelse til et kjemikalie" eller anvendelse til et "flytende kjemikalie". Blandingene er spesielt nyttige for slukking og sikring av ekstremt brennbare (f.eks. som har lavt kokepunkt og høyt damptrykk) og vanskelig-å-sikre kjemikalier, f.eks. transportbrennstoffer slik som metyl-t-butyleter (MTBE) og eter/bensinblandinger. I tillegg kan skummet anvendes til andre substrater som ikke nødvendigvis er giftige, flyktige, antente eller antennelige. Som et eksempel kan skummet anvendes på land, bygninger eller andre fysiske eller faste eiendommer i det eventuelle brannløpet, som en branngate, f.eks. forhindre eller minst forsinke starten av en brann for nevnte gods.

Som anvendt her anvendes uttrykket "skum" i henhold til dens industriaksepterte måte, til å bety et skum laget ved fysisk blanding av en gassfase (f.eks. luft) inn i en vandig væske for å danne et tofasesystem av en diskontinuerlig gassfase og en kontinuerlig vandig fase.

Brannslukkingsskummet ifølge oppfinnelsen viser økt brannytelse på grunn av tilsetningen av en karbonisert sakkaridblanding omfattende én eller flere enkle sukre og fremstilte karboniserte sukre.

Sakkarider for anvendelse i den foreliggende oppfinnelsen er generelt enkle sukre eller andre sådanne karbohydrater, fortrinnsvis vanlig sukker (sukrose) avledet fra sukkerrør eller sukkerroer. Sukrose er et disakkarid som består av de elementære, enkle sukkermolekylene glukose og fruktose. Sukrose er lett tilgjengelig gitt at verdensproduksjonen fra sukkerrør og sukkerroer er i størrelsesorden millioner av tonn årlig. Fagfolk vil også være klar over at andre kommersielt tilgjengelige enkle sakkarider og sukre kan benyttes i skumblandingene ifølge oppfinnelsen.

De karboniserte sakkaridene omfatter karamelliserte, forkullede eller brente sukre slik som mørk sirup (treacle), sirup (golden syrup) og melasse (molasses). I dette henseende er henvisningen til uttrykket "karbonisert" når den henviser til sukre og sakkarider tatt i dens bredeste hensikt til å omfatte karamelliserte sukre omfattende de som er sublimerte, delvis sublimerte, fnokkede, brente, varmebehandlede eller kjemisk behandlede for å bevirke en morfologisk og/eller kjemisk endring av sukre som normalt resulterer i en polymerisasjonsform av sukkermolekylene med ledsagende mørkning eller forkulling av sukkeret.

Den karboniserte sakkaridblandingen inneholder typisk delvis raffinerte sakkarid-komponenter av f.eks. rørsukker som er tilstede som brunt eller mørkebrunt sukker, som øker ytelse og ytelseskonsistens i forhold til uten karamelliserte, forkullede eller brente komponenter.

Kontrollert oppvarming av et råekstrakt av sakkarider litt over dets smeltepunkt karamelliserer (eller karboniserer) sukkermolekylene med tap av vann til å danne gule, brune eller mørkebrune sukkerprodukter slik som melasse. Som kjent innen området kan karamellisering av sukre oppnås ved effekten av damptrykk på sukker i et karamelliseringskar, ved en innstilt temperatur og over en kontrollert tid. Vanligvis vil et oppvarmingsintervall på 60-180 min. ved en temperatur på omtrent 160-180°C gi tilfredsstillende resultater. Typisk vil mer varsom oppvarming produsere et gult eller brunt karamellisert sukker, mens sterkere og/eller forlenget oppvarming vil danne mørkebrunt eller til og med svart sukker som mer generelt er henvist til som karboniserte sukre.

Som anvendt her er uttrykket "karamellisert sukker" ment å bety et hvilket som helst mørknet prosessukker som omfatter de lettere karamelliserte sukkertypene. Tilsettingen av karbonisert sukker til vanlig hvitt sukker, med den valgfrie tilsetningen av invertsukker, produserer behandlet sukker som vanligvis er kjent som brunt sukker. I en foretrukket utførelse er den karboniserte sakkaridblandingen for bruk i skumdanningsblandingene ifølge den foreliggende oppfinnelsen et brunt

sukker som har blitt utsatt for oppvarming- eller tørketrinn i produksjonsprosessen.

Alternativt fremstilles brunt sukker ved oppvarming av renset sukkersirup inntil det krystalliserer til å danne et svakt gult eller brunt sukker. Mengden og varigheten av oppvarmingen har en direkte effekt på styrken og hvor mørkt det resulterende brune sukret er.

Mørkebrunt sukker, som levert av CSR Australia, er spesielt egnet for anvendelse i blandingene og fremgangsmåtené ifølge denne oppfinnelsen. CSR-brune sukre omfatter sukrosekrystaller penslet med melassesirup. Andelene er ca. > 85 % rørsukker (sukrose og reduserte sukre slik som glukose/fruktose), < 15 % melasse, og < 10 % aske (karboniserte sukre) og fuktighet, pluss andre organiske stoffer omfattende dekstrin og andre sukkerrør-relaterte materialer. I produksjonen av det brune sukkeret utsettes den karboniserte sakkaridblandingen for et oppvarmings-eller tørketrinn. Det er tenkt at dette bearbeidingstrinnet forbedrer de brann-bestandige egenskapene av de vandige skumblandingene ifølge oppfinnelsen.

Karbonisering av sukre er også mulig ved behandling av sukre med en mineralsyre slik som svovelsyre som forkuller sukkeret, maursyre, karbondioksid og svovel-dioksid blir utviklet, og som resulterer i en svartaktig karbonmasse.

En spesielt foretrukket karbonisert sukkerblanding er standard brunt sukker fra CSR Australia. De beste resultater oppnås fra karboniserte sukkerblandinger omfattende 86-99,7 vekt% sukrose, 0-7 vekt% reduserte sukre (f.eks. fruktose og glukose), hvor resten utgjøres av melasse og forkullede/brente sukre og aske 0,01-10 vekt%. Vann-mengden kan være i området 5-89,9 vekt%, mer foretrukket 45-70 vekt%; det overflateaktive stoffet 3-33 vekt% og fortykningsmidlet 0-10 vekt%.

Overflateaktive stoffer er inkludert i skumblandingene for å lette skumdannelse ved lufting, for å fremme spredning av dren fra skumblandingen som et damptettende vandig skum over et flytende kjemikalie, og der hvor det er ønskelig å tilveiebringe blandbarhet av det overflateaktive stoffet med sjøvann. Nyttige overflateaktive stoffer omfatter vannoppløselige hydrokarbonoverflateaktive stoffer og silikonoverflateaktive stoffer, og kan være ikke-ioniske, anioniske, kationiske eller amfoteriske. Spesielt nyttige overflateaktive stoffer omfatter hydrokarbonoverflateaktive stoffer som er anioniske, amfoteriske eller kationiske, f.eks. anioniske overflateaktive stoffer som fortrinnsvis har en karbonkjedelengde inneholdende fra ca. 6 til ca. 12 eller opptil 20 karbonatomer. Sakkaridoverflate-aktive stoffer, slik som ikke-ioniske alkylpolyglykosider, kan også være nyttige i blandingen.

Organiske løsningsmidler kan være inkludert i skumblandingen for å fremme løselighet av et overflateaktivt stoff, for å forbedre brukstiden av en konsentrert tilpasning av skumblandingen, til å stabilisere skummet, og i noen tilfeller å tilveiebringe frostbeskyttelse. Organiske løsningsmidler som er nyttige skumblandingen omfatter, men er ikke begrenset til, glykoler og glykoletere omfattende dietylenglykol, n-butyleter, dipropylenglykol, n-propyleter, heksylenglykol, etylenglykol, dipropylenglykolmonobutyleter, dipropylenglykolmonometyleter, dipropylenglykolmonopropyleter, propylenglykol, glyserol, polyetylenglykol (PEG) og sorbitol.

Fortykningsmidler er vel kjente innen det kjemiske området og polymerområdet, og omfatter blant annet polyakrylamider, celluloseharpikser og funksjonaliserte celluloseharpikser, polyakrylsyre, polyetylenoksid og lignende. En klasse av fortykningsmiddel som kan være foretrukket for anvendelse i skumblandingen og fremgangsmåter ifølge oppfinnelsen er klassen av vannoppløselige, polyhydroksy-polymerer, spesielt polysakkarider. Klassen av polysakkarider omfatter en rekke vannoppløselige, organiske polymerer som kan øke tykkelsen, viskositeten eller stabiliteten av en skumblanding. Foretrukne polysakkaridfortykningsmidler omfatter polysakkarider med minst 100 sakkaridenheter eller en antallsmidlere molekylvekt på minst 18000. Spesifikke eksempler på slike foretrukne polysakkarider omfatter xantangummi, scleroglucan, heteropolysakkarid-7, johannesbrødgummi, delvis-hydrolysert stivelse, guargummi og derivater derav. Eksempler på nyttige polysakkarider er beskrevet f.eks. i US patent nr. 4 060 489 og 4 149 599. Disse fortykningsmidlene eksisterer generelt i formen av vannoppløselige faststoffer, f.eks. pulvere. Mens de er oppløselige i vann så kan de, og helt typisk, i deres pulverform inneholde en liten mengde av ekstra eller naturlig vann, som absorberes eller på annen måte forbindes med polysakkaridet.

Konsentratblandingen ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan også omfatte et polysakkarid, fortrinnsvis et anionisk heteropolysakkarid med en høy molekylvekt. Kommersielt tilgjengelige polysakkarider som er nyttige i oppfinnelsen omfatter de solgt under varemerkene, f.eks. Kelzan og Keltrol (tilgjengelig fra Kelco). Polymerstrukturen er ikke kritisk for formålene ifølge denne oppfinnelsen. Bare en liten mengde av polysakkarid er nødvendig for å resultere i en merkbar endring av egenskaper.

Valgfritt kan andre polymerstabilisatorer og fortykningsmidler bli innarbeidet i konsentratblandingene ifølge oppfinnelsen for å øke skumstabiliteten av skummet produsert ved lufting av den vandige løsningen laget fra konsentratet. Eksempler på egnede polymerstabilisatorer og fortykningsmidler er delvis-hydrolysert protein, stivelser og modifiserte stivelser, polyakrylsyre og dens salter og komplekser, polyetylenimin og dets salter og komplekser, polyvinylharpikser, f.eks. polyvinyl-alkohol, polyakrylamider, karboksyvinylpolymerer og poly(oksyetylen)glykol.

Andre bestanddeler kjent for fagfolk som vanligvis anvendes innen brannslukkings-blandinger kan anvendes i konsentratblandingene ifølge denne oppfinnelsen. Eksempler på slike bestanddeler er konserveringsmidler, buffere for å regulere pH (f.eks. tris(2-hydroksyetyl)amin eller natriumacetat), korrosjonsinhibitorer (f.eks. toluoltriazol eller natriumnitritt), antimikrobielle midler, toverdige ionesalter, skumstabilisatorer og fuktighetsbevarere. I tillegg flammehemmende materialer slik som uorganiske salter (f.eks. fosfater eller sulfater) og organiske salter (slik som salter av acetat).

En skumblanding kan fremstilles ved blanding eller kombinering av dens bestanddeler, f.eks. vann, en karbonisert sakkaridblanding, et overflateaktivt stoff, pluss hvilke som helst av ytterligere ønskede bestanddeler. F.eks. kan en skumblanding fremstilles ved å tilveiebringe vann, f.eks. en bestemt mengde i et reaksjonskar eller en annen container, eller fortrinnsvis en vannstrøm som går gjennom en slange eller et rør, mest foretrukket en slange, og deretter tilsetning av ikke-vannbestanddeler (f.eks. overflateaktivt stoff, fortykningsmiddel, osv.) til vannet. Ikke-vannbestanddelene kan tilsettes til vannet enkeltvis eller som én eller flere blandinger, og i en hvilken som helst ønsket rekkefølge.

En skumblanding kan fremstilles ved anvendelse av skumproduksjonsutstyr kjent innen brannslukkingsområdet. Slikt utstyr kan omfatte en konvensjonell slange til å frakte en vannstrøm, pluss tilhørende utstyr som er nyttig til å injisere, ejisere eller på annen måte tilsette ikke-vannbestanddeler til vannstrømmen. Vann kan strømme under trykk gjennom en brannslange, og overflateaktivt stoff, fortykningsmiddel, og andre ikke-vannbestanddeler kan injiseres eller trekkes (f.eks. utledet av venturi-effekt) inn i vannstrømmen. Andre teknikker slik som komprimerte gasskumme-systemer som er vel kjente for fagfolk kan anvendes.

Blandingen ifølge oppfinnelsen anvendes på den vanlige måten for å bekjempe branner av brennbare væsker eller for å forhindre fordampning av brennbare damper. Blandingen er spesielt egnet for anvendelse i formen av et skum. Vanligvis lagres det i formen av et vandig konsentrat som bare krever fortynning typisk som et 1, 3 eller 6 % konsentrat med enten fersk-, brakk- eller sjøvann for å danne "forblandingen", etterfulgt av lufting av forblandingen for å produsere et skum som anvendes på det brennende substratet eller substratet som skal beskyttes etter behov. Anvendelsen av karboniserte sakkaridblandinger gir bedre brannbeskyttende egenskaper av skum ifølge oppfinnelsen når sjøvann, eller brakkvann, anvendes som fortynningsmidlet.

Skumblandingen ifølge oppfinnelsen er et kvalifisert Klasse A skum som på grunn av den overflateaktive stoffblandingen er i stand til å fukte brensler slik som tre, papir, gummi, tekstil, osv., og gi høyere tilbakeholdt fuktighet for å forhindre forbrenning. Uten at man ønsker å binde seg til noen teori, er det antatt at inklusjonen av sukre, og forkullede eller brente sukre, og relatert melasse og delvis-raffinerte komponenter av sukkerrør, vil danne et beskyttende lag og forkulles ytterligere når brann kommer i kontakt med det belagte materialet. I en brannsituasjon kan skumblandingen slukke brannen via kjøling og kveling (oksygenfjerning). De relaterte sukkerforbindelsene kan igjen danne et beskyttende lag på det brennbare brenselet hvis det påføres ved signifikante konsentrasjoner.

Skummet ifølge oppfinnelsen har raske strømkarakteristikker på brennbare væsker, likt et vandig filmdannende skum (AFFF), men tilfredsstiller ikke nødvendigvis de matematiske parameterne av spredningskoeffisientberegningen, og har heller ikke nødvendigvis en positiv spredningskoeffisient. Imidlertid har blandingene målbare og veldefinerte overflatespenninger og grenseflatespenninger.

Andre anvendelser, utførelsesformer og fordeler med denne oppfinnelsen er ytterligere illustrert ved de følgende eksemplene, men de spesielle materialene og mengdene derav anført i disse eksemplene, samt andre forhold og detaljer, skal ikke anses å være urimelig begrensende for denne oppfinnelsen.

Eksempler

Skumblandingen ifølge oppfinnelsen har brannkontroll, brannslukking og flamme-tilbakeslagsmotstandsevner som er lik AFFF-teknologi når de anvendes på brennbare væsker. Dette har blitt observert på en rekke brennbare flytende væsker og en rekke brennbare flytende testgrupper (med overflateareal 0,28 m<2>, 3,0 m<2>, 4,5 m<2> og 90 m<2>). Tester ble utført på brennbare væsker slik som AVGAS, AVTUR og naftalerte blandinger. De førte tre testoverflatearealene angår standardiserte brukstester som følger: Def (Aust) 5603C (0,28 m<2>); ICAO nivå A (3,0 m<2>); og ICAO nivå B (4,5 m ). 90 m -overflatearealtesten representerer ikke en standardtest, men representerer en påføringstetthet på mellom 2,5-5,0 ltm/m<2> på større branner ifølge anbefalingene fra Underwriters Laboratories.

Eksempel 1

En typisk formulering består av den følgende generelle blandingen som er egnet for bruk ved 6 vekt% konsentrasjon (med 94 % vann). Bestanddelene er blandet i rekkefølge. Denne blandingen er egnet for fortynning og skummet ekspansjon for anvendelse for brennbare væskebranner. Fagfolk kan endre blandeforholdene ettersom det passer seg for å lage konsentrasjoner som er ulik 6 vekt%, slik som f.eks. 3 vekt% og 1 vekt% om ønskelig.

Eksempel 2

En typisk formulering bestående av de følgende komponentene tilveiebringes for bruk ved 6 vekt% konsentrasjon (med 94 % vann). Konsentratet fortynnes med vann og ekspanderes deretter som et skum for påføring til brennbare væskebranner. Råmaterialene blandes sammen i rekkefølgen anført ovenfor. Råmaterialene kan også blandes sammen i en hvilken som helst egnet rekkefølge og måte kjent for fagfolk. Formelblandingen kan pH-reguleres slik som til nøytral om ønskelig.

Eksempel 3

Den vandige skumblandingen (konsentratet) nedenunder ble fremstilt ved den generelle metoden i eksempel 1.

Konsentratet er en 6 % blanding. Den ble fortynnet med ferskvann (97 %) og ekspandert ved en dysestrømhastighet på 11,3 ml/sek. Branntesting ble utført på et 0,28 m brannteststykke for å sammenligne effekten av den karboniserte sukkerblandingen med andre sukre og blandinger. Resultatene er gitt i tabellen under som sammenligner de forskjellige sukkertypene som variabel Y i konsentratet i en mengde på ca. 14 %.

Resultater i tabellen for eksempel 3 viser effektiviteten av forskjellige sukkerblandinger i kontrollen og slukkingen av standard 0,28 m<2->teststykkebranner. Avtur er standard Jet A-I drivstoff, en form av kerosen. Avtur er standard høyoktan-bensin-flydrivstoff. 75 % kontroll representerer tiden som er tatt for å bringe testbrannen under kontroll til 75 %. Ext. representerer tiden tatt for å slukke brannen. 33 % flammetilbakeslag er representativt for når 33 % av brannstykket er brannantent på nytt. En større flammetilbakeslagstid representerer bedre ytelse av skummet.

Resultatene trekker frem effektiviteten generelt av den karboniserte sukkerblandingen (CSR Australia) i forhold til den av alminnelig sukrose, mørk sirup, lys sirup, råsukker og en blanding av sukrose/melasse, og fraværet av eventuelt sukker.

Eksempel 4

Den følgende tabellen viser brannytelsen av det karboniserte sakkaridblanding(brunt sukker)skummet i eksempel 3 ifølge den foreliggende oppfinnelsen i tre forskjellige størrelser av brannstykketester. Konsentratet ble fortynnet med vann (94 %) og pumpet oppå brannen ved den indikerte strømhastigheten.

Syv ytterligere repetisjoner av branntestingen for det karboniserte sakkaridblanding

(brunt sukker)skummet i eksempel 3 ved anvendelse av 0,28 m<2->brannstykket med AVTUR og ferskvann viste branntestvariasjon på kontrolltiden på 25 s + 5 s; slukking ved 50 s + 15 s; og 33 % flammetilbakeslagmotstand på 11:00 + 2:00 min.

Eksempel 5

Den følgende tabellen viser brannytelsen av sukkerskum i eksempel 3 og den karboniserte sukkerblandingen i eksempel 3 ifølge oppfinnelsen i et 0,28 m<2->brann-stykke, og sammenligne forskjellene av fortynning av konsentratet med enten ferskvann eller sjøvann.

Konsentratet ble fortynnet med vann (94 %) og pumpet oppå brannen ved den indikerte strømhastigheten.

I dette sammenligningseksemplet viste det ekspanderte skummet med fravær av noen karboniserte sakkarider en lengre slukkingstid i 0,28 m<2->teststykket for Avtur/ferskvann med 83 sek., sammenlignet med de ekspanderte skumtypene i eksempel 3 (40 sek.). Flammetilbakeslagsmotstanden av skummet som inneholder den karboniserte sukkerblandingen er betydelig bedre enn skummet som bare inneholder sukrose, pluss den ytterligere fordelen av sjøvannsforenlighet.

Eksempel 6

Den følgende tabellen viser brannytelsen av et skum fremstilt fra det ovennevnte konsentratet fra eksempel 2 (anvendt ved 6 vekt% konsentrasjon) ved anvendelse av karbonisert sukkerblanding på ICAO-nivå-B-brannytelsestesten. Dysestrøm-hastigheten er 11,4 lpm på et 4,5 m<2> sirkulært stykke. Det karboniserte sukker-blandingsskummet ifølge den foreliggende oppfinnelsen er sammenlignet med tidligere kjente AFFF-skum.

Den ovennevnte tabellen trekker frem effektiviteten av de karboniserte sukker-blandingsskumblandingene sammenlignet med kjente brannskumblandinger.

Eksempel 7

En typisk formulering bestående av de følgende komponentene tilveiebringes for bruk ved 3 vekt% konsentrasjon (med 97 % vann). Konsentratet fortynnes med vann, og ekspanderes så som et skum for anvendelse på brennbare væskebranner.

Råmaterialene blandes sammen i den rekkefølgen som er fremsatt ovenfor. Råmaterialene kan også blandes sammen i en hvilken som helst egnet rekkefølge og måte som er kjent for fagfolk. Formelblandingen kan slik pH-reguleres til nøytral hvis det er ønskelig.

3 %-skumblandingen ble utsatt for standard 0,28 m -brannstykketesten.

De ovennevnte resultatene viser anvendelsen og fordelene ved å tilsette karboniserte sakkarider til skumblandinger for aktiv og passiv brannbekjempelse. De foretrukne skumblandingene ifølge den foreliggende oppfinnelsen fremstilles uten fluorkjemiske forbindelser eller andre miljøfarlige forbindelser, som gir vandige skumblandinger som er stort sett eller fullstendig bionedbrytbare og/eller miljøvennlige.

Skum ifølge oppfinnelsen er nyttige for anvendelse på gressletter, skogsområder, krattskog, småskog eller skog, eller til flytende kjemikalier, tre, papir, stoff, papp eller andre substrater som er aktuelle eller kan være flyktige, brennbare, eller på annen måte farlige, eller som ikke er farlige i det hele tatt men som ønskes beskyttet mot en mulig antennelse.

Henvisning til en hvilken som helst kjent teknikk i denne fremstillingen er ikke, og bør ikke anses, som en erkjennelse av en hvilken som helst form for forslag at tidligere kjente former danner en vanlig generell kunnskap innen dette aktuelle fagfeltet.

Fagfolk vil forstå at oppfinnelsen som beskrives her kan være mottakelig for variasjoner og modifikasjoner som er annerledes enn de som nærmere bestemt er beskrevet. Det skal forstås at oppfinnelsen omfatter alle slike variasjoner og modifikasjoner. Oppfinnelsen omfatter også alle trinnene, trekkene, blandingene og forbindelsene som er henvist til eller angitt i denne fremstillingen enkeltvis eller samlet, og enhver og alle kombinasjoner av hvilke to eller flere av nevnte trinn eller trekk.

Claims (21)

1. Skumblanding som kan fremskaffes ved å gjennomlufte en skumdannende blanding, karakterisert ved at den omfatter: et mørkebrunt sukker som har blitt utsatt for et karboniseringstrinn i løpet av sin fremstilling, et overflateaktivt stoff, og vann.

2. Skumblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at det mørkebrune sukkeret er en blanding av krystallene av én eller flere enkle sukkertyper som har blitt farget med melasse, og et karbonisert sukker.

3. Skumblanding ifølge krav 2, karakterisert ved at de enkle sukkertypene er valgt fra gruppen bestående av sukrose, glukose, fruktose, mannose og invertsukker.

4. Skumblanding ifølge krav 2, karakterisert ved at det karboniserte sukkeret er fremstilt fra sukrose, glukose, fruktose, invertsukker eller en blanding derav.

5. Skumblanding ifølge krav 4, karakterisert ved at sukkeret er karbonisert ved den kontrollerte oppvarmingen av sukkeret litt over dets smeltepunkt i en tid som er tilstrekkelig til å karamell i sere sukkeret.

6. Skumblanding ifølge krav 5, karakterisert ved at det mørkebrune sukkeret omfatter en blanding av mer enn 85 vekt% enkle sukkertyper, mindre enn 15 vekt% melasse og mindre enn 10 vekt% karboniserte sukkertyper.

7. Skumblanding ifølge krav 6, karakterisert ved at det mørkebrune sukkeret omfatter en blanding av omtrent 86 til 99,7 vekt% sukrose, omtrent 0 til 7 vekt% glukose/rfuktose, med en balanse på omtrent 0,01 til 10 vekt% melasse og karboniserte sukkertyper, og der det mørkebrune sukkeret foreligger i en mengde på 3-20 vekt%.

8. Skumblanding ifølge krav 7, karakterisert ved at vannet foreligger i en mengde på 5-89,9 vekt%.

9. Skumblanding ifølge krav 7, karakterisert ved at det overflateaktive stoffet foreligger i en mengde på 3-33 vekt%.

10. Skumblanding ifølge krav 7, karakterisert ved at fortykningsmidlet foreligger i en mengde på 0 til 10 vekt%.

11. Skumblanding ifølge krav 9, karakterisert ved at den skumdannende blandingen ytterligere omfatter et fortykningsmiddel og valgfritt én eller flere komponenter valgt fra gruppen bestående av organiske løsningsmidler, polymerstabilisatorer, konserveringsmidler, buffere, korrosjonsinhibitorer, antimikrobielle midler, toverdige ionesalter, skumstabilisatorer, fuktighetsbevarere og fortynningsmidler.

12. Skumblanding ifølge krav 9, karakterisert ved at det overflateaktive stoffet er et vannløselig hydrokarbonoverflateaktivt stoff eller silikonoverflateaktivt stoff, og hvor det overflateaktive stoffet er ikke-ionisk, anionisk, kationisk eller amfoterisk.

13. Skumblanding ifølge krav 11, karakterisert ved at fortykningsmidlet er valgt fra gruppen som består av en polyhydroksypolymer, polyakrylamid, celluloseharpiks, polyakrylsyre, polyetylenoksid og blandinger derav.

14. Skumblanding ifølge krav 11, karakterisert ved at det organiske løsningsmidlet er valgt fra gruppen bestående av glykoler og glykoletere.

15. Skumblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at den er fri for fluorkjemiske forbindelser.

16. Fremgangsmåte for fremstilling av en skumblanding, karakterisert ved at den omfatter trinnet for lufting av en vandig fortynnet oppløsning av en skumdannende blanding som omfatter mørkebrunt sukker som har blitt utsatt for et karboniseringstrinn i løpet av sin fremstilling, et overflateaktivt stoff og vann.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at den skumdannende blandingen luftes ved et komprimert gasskummesystem.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at den skumdannende blandingen luftes ved tilsetting av den skumdannende blandingen til en vannstrøm og utføring gjennom en dyse.

19. Fremgangsmåte for bekjempelse av en brann, karakterisert ved at den omfatter trinnet med å benytte skumblandingen ifølge krav 1 på brannen.

20. Fremgangsmåte for bekjempelse av brann i en brennbar væske eller kjemisk brann, karakterisert ved at den omfatter trinnet med å benytte skumblandingen ifølge krav 1 for å slukke brannen i den brennbare væsken eller den kjemiske brannen, eller for å forhindre antenning eller ny antenning av brannen i den brennbare væsken eller den kjemiske brannen.

21. Fremgangsmåte for å fange eller undertrykke farlig damp fra brennbar væske eller kjemisk damp, karakterisert ved at den omfatter trinnet med å benytte skumblandingen ifølge krav 1 for å fange inn eller undertrykke den farlige dampen fra den brennbare væsken eller den kjemisk dampen.