WO2021176935A1 - 泡消火薬剤 - Google Patents
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
- A62D1/0007—Solid extinguishing substances
-
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- A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
- A62D1/0071—Foams
Definitions
- the present invention relates to a foam fire extinguishing agent, and more particularly to a fluorine-free foam fire extinguishing agent that does not contain a fluorine compound and forms a film that suppresses vapor on a water-insoluble liquid.
- the water film-forming foam fire extinguishing agent is mainly used for fires of flammable liquids belonging to the fourth category of dangerous substances, and is supplied in a foamed state.
- a water-insoluble flammable liquid When used in a fire of a water-insoluble flammable liquid, it forms a water film on the flammable liquid while returning (reducing) from a foamy state to a liquid state. This water film formation suppresses the generation of flammable vapor from the flammable liquid, thereby extinguishing the fire.
- the surface tension of the water film formation foam fire extinguishing agent is required to be low, but in addition, it must satisfy a predetermined foaming performance, does not dissolve in oil, and is heat-sensitive.
- Various performances as a fire extinguishing agent are required, such as being strong and preventing components from separating or precipitating over a long period of time. Therefore, the water-forming foam fire extinguishing agent has a problem that it is necessary to satisfy these various performances in a well-balanced manner while lowering the surface tension.
- Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-252731
- a surfactant containing a fluorine-based compound is one of the components. (For example, Patent Document 1).
- organofluorine compounds such as perfluorooctanesulfonic acid (PFOS), perfluorooctanoic acid (PFOA) and perfluorohexanesulfonic acid (PFHxS), and these There is a move to regulate the production and use of related substances.
- PFOS perfluorooctanesulfonic acid
- PFOA perfluorooctanoic acid
- PHxS perfluorohexanesulfonic acid
- an object of the present invention is to provide a foam fire extinguishing agent that does not contain a fluorine compound and can satisfy a predetermined performance.
- the inventors have diligently conducted tests and researches, and even if it is a fire extinguishing agent containing only a predetermined amount of each of a non-fluorine-based cationic surfactant and a non-fluorine-based anionic surfactant. For example, they have found that they can satisfy the performance as a water-forming foam fire extinguishing agent even if they do not contain a fluorine compound, and have completed the present invention.
- the foam fire extinguishing agent of the present invention is Cationic surfactant 0.2-3.0% by mass, Anionic surfactant 0.2-5.0% by mass, water and, Is included in a total of 100% by mass.
- the cationic surfactant is dioctyldimethylammonium chloride, octylethyldimethylammonium etosulfate, octyldecyldimethylammonium chloride, didecyldimethylammonium chloride and dilauryldimethylammonium chloride, didecylmethylpoly.
- At least one of oxyethylene ammonium propionate is preferable.
- the anionic surfactant is preferably at least one of pentyl sulfate, octyl sulfate, decyl sulfate and lauryl sulfate.
- the foam fire extinguishing agent according to the present embodiment contains 0.2 to 3.0% by mass of a cationic surfactant and 0.2 to 5.0% by mass of an anionic surfactant.
- a cationic surfactant 0.2 to 5.0% by mass of an anionic surfactant.
- good results can be obtained in the water film formation test even though it does not contain a fluorine compound, and other performances (oil repellency, heat resistance, foaming performance, etc.) can be compatible. It is considered that the reason why good results can be obtained with the above formulation is that the combined raw materials have a relatively large hydrophobic group and form a complex to reduce the surface tension.
- the cationic surfactant is 0.5 to 1.0% by mass, and the anionic surfactant is 1.0 to 3.0% by mass.
- cationic surfactants are dioctyldimethylammonium chloride, octylethyldimethylammonium etosulfate, octyldecyldimethylammonium chloride, didecyldimethylammonium chloride, dilauryldimethylammonium chloride, didecylmethylpoly (1-2) oxy. It is preferably selected from any of the ethylene ammonium propionates.
- the anionic surfactant is preferably selected from any of pentyl sulfate, octyl sulfate, decyl sulfate, and lauryl sulfate. The most preferred combination is didecyldimethylammonium chloride as the cationic surfactant and octyl sulfate as the anionic surfactant.
- the cationic activator is less than 0.2% by mass and the anionic activator is less than 0.2% by mass, the water film formation test cannot be cleared and the required performance cannot be obtained.
- the amount of the cationic activator exceeds 3.0% by mass, the solution is separated and the fire extinguishing agent is not established.
- anionic activators no upper limit of concentration can be found that would disrupt the performance, but cost effectiveness cannot be expected even if the concentration exceeds 5.0% by mass.
- the foam fire extinguishing agent of the present embodiment conforms to the water film formation test, which has been difficult in the past, and is also good in other performances, despite the formulation not containing the fluorine-based compound. In addition, the availability of raw materials is excellent.
- Butyl carbitol is a solvent that is also contained in actual fire extinguishing agents. Further, in the actual fire extinguishing agent, components such as an organic solvent such as carbitol, a cationic surfactant, an anionic surfactant, water, and ethylene glycol are added.
- Test 1.
- Water film formation test A water film formation test was carried out using each foam fire extinguishing agent sample that was made up to 100% by mass with water. The procedure is as follows. (1) Put 600 ml of cyclohexane having a liquid temperature of 20 ⁇ 1 ° C. in a stainless steel container having an inner diameter of 11.4 cm and an inner glue height of 13 cm. (2) 200 ml of foamed foam is uniformly placed on the cyclohexane oil surface. (3) A conical stainless steel wire mesh (plain weave 80 mesh) is placed so that the tip is immersed in cyclohexane and allowed to stand for 1 minute.
- plain weave 80 mesh plain weave 80 mesh
- Diffusion coefficient measurement method The diffusion coefficient of each foam fire extinguishing agent sample was measured by the following procedure. (1) Put each foam fire extinguishing agent sample into a 100 ml measuring cylinder in a measured amount using a measuring pipette, and add water or synthetic seawater to make a 100 ml foam aqueous solution. Stir well and let stand for at least 30 minutes. (2) The surface tension of cyclohexane at 20 ° C. is measured by using the ISO304 ring method or plate method. (3) The surface tension of the aqueous foam solution at 20 ° C. is measured in the same manner as in (2) above.
- the foam fire extinguishing agent according to the present invention contains 0.2 to 3.0% by mass of a cationic surfactant and 0.2 to 5.0% by mass of an anionic surfactant. , it can be seen that the water film forming performance is excellent and the fire extinguishing function can be suitably exhibited. It was also found that it is preferable that the diffusion coefficient is positive.
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Abstract
本発明は、フッ素化合物を含まずに所定の性能を満たし得る泡消火薬剤を提供する。本発明の泡消火薬剤は、カチオン系界面活性剤０．２～３．０質量％と、アニオン系界面活性剤０．２～５．０質量％と、水と、を合計１００質量％で含むことを特徴とする。
Description
本発明は、泡消火薬剤に関し、特にフッ素系化合物を含まず、非水溶性液体上にベーパーを抑える膜を形成するフッ素フリーの泡消火薬剤に関する。
水成膜泡消火薬剤は、危険物第四類に属する引火性液体の火災に対して、主として使用されるものであり、発泡状態で供給される。非水溶性の引火性液体の火災に使用した場合、泡の状態から液体の状態へと戻りながら（還元しながら）引火性液体上に水成膜を形成する。この水成膜が、引火性液体からの可燃性蒸気の発生を抑えることにより、消火がなされる。
ここで、水成膜を形成するためには、水成膜泡消火薬剤の表面張力が低いことが求められるが、他にも、所定の発泡性能を満たすこと、油に溶解しないこと、熱に強いこと、長期にわたり成分が分離したり析出したりしないこと等、消火剤としての様々な性能が求められる。したがって、水成膜泡消火薬剤は、表面張力を下げつつもこれらの種々の性能もバランス良く満たす必要があるという課題がある。
かかる要請を満たすため、従来の水成膜泡消火薬剤としては、例えば特許文献１（特開２００７－２５２７３１号公報）において提案されているように、フッ素系化合物を含む界面活性剤が成分のひとつとして用いられている（例えば特許文献１）。
しかし、近年、残留性有機汚染物質に関するストックホルム条約（ＰＯＰｓ条約）の影響により、ペルフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）、ペルフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）及びペルフルオロヘキサンスルホン酸（ＰＦＨｘＳ）等の有機フッ素化合物並びにこれらの関連物質の製造と使用を規制する動きがある。
そこで、本発明は、フッ素化合物を含まずに所定の性能を満たし得る泡消火薬剤を提供することを目的とする。
上述した課題を解決すべく、発明者らは鋭意、試験・研究を重ね、非フッ素系のカチオン系界面活性剤と非フッ素系のアニオン系界面活性剤とをそれぞれ所定量だけ含む消火薬剤であれば、フッ素化合物を含まなくても、水成膜泡消火薬剤としての性能を満たし得ることを見い出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の泡消火薬剤は、
カチオン系界面活性剤０．２～３．０質量％と、
アニオン系界面活性剤０．２～５．０質量％と、
水と、
を合計１００質量％で含むことを特徴とする。
カチオン系界面活性剤０．２～３．０質量％と、
アニオン系界面活性剤０．２～５．０質量％と、
水と、
を合計１００質量％で含むことを特徴とする。
本発明の泡消火薬剤では、前記カチオン系界面活性剤は、ジオクチルジメチルアンモニウムクロライド、オクチルエチルジメチルアンモニウムエトサルフェート、オクチルデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド及びジラウリルジメチルアンモニウムクロライド、ジデシルメチルポリ（１～２）オキシエチレンアンモニウムプロピオネートのうちの少なくとも１種であることが好ましい。また、前記アニオン系界面活性剤は、ペンチルサルフェート、オクチルサルフェート、デシルサルフェート及びラウリルサルフェートのうちの少なくとも１種であることが好ましい。
本発明によれば、フッ素化合物を含まずに所定の性能を満たし得る泡消火薬剤を提供することができる。
以下、本発明の代表的な実施形態に係る泡消火薬剤を、図面を参照しつつ詳細に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
本実施形態に係る泡消火薬剤は、カチオン系界面活性剤０．２～３．０質量％と、アニオン系界面活性剤０．２～５．０質量％と、を含む。このような配合においては、フッ素化合物を含有しないながらも、水成膜試験で良好な結果が得られ、その他の性能（撥油性、耐熱性、発泡性能等）も両立できる。上記の配合で良好な結果が得られる要因として、組合せた原料が比較的疎水基が大きいものでコンプレックスを形成し表面張力が下がった可能性が考えられる。
また、より好ましくは、カチオン系界面活性剤が０．５～１．０質量％、アニオン系界面活性剤が１．０～３．０質量％であるのが好ましい。
なかでも、カチオン系界面活性剤は、ジオクチルジメチルアンモニウムクロライド、オクチルエチルジメチルアンモニウムエトサルフェート、オクチルデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジラウリルジメチルアンモニウムクロライド、ジデシルメチルポリ（１～２）オキシエチレンアンモニウムプロピオネートのいずれかから選ばれることが好ましい。
また、アニオン系界面活性剤は、ペンチルサルフェート、オクチルサルフェート、デシルサルフェート、ラウリルサルフェートのいずれかから選ばれることが好ましい。最も好ましい組み合わせは、カチオン系界面活性剤がジデシルジメチルアンモニウムクロライドで、アニオン系界面活性剤がオクチルサルフェートである。
ここで、カチオン系活性剤０．２質量％未満、アニオン系活性剤０．２質量％未満の領域では、水成膜試験をクリアできず、必要な性能が得られない。また、カチオン系活性剤３．０質量％を超えると、溶液が分離し、消火薬剤として成立しない。アニオン系活性剤については、性能が破綻するような濃度上限を見い出せないが、５．０質量％を超えて加えても費用対効果が期待できない。
このように、本実施形態の泡消火薬剤は、フッ素系化合物を含まない配合にもかかわらず、従来困難であった水成膜試験に適合し、かつ他の性能でも良好である。また、原材料の入手容易性に優れている。
ブチルカルビトール１０質量％と、カチオン系界面活性剤（ジデシルジメチルアンモニウムクロライド）、アニオン系界面活性剤（オクチルサルフェート）を表１に示す量だけ添加し、２６種類の泡消火剤サンプル（泡水溶液）を調製し、下記の水成膜試験及び拡散係数測定を行った。
なお、ブチルカルビトールは、実際の消火薬剤中にも配合されている溶剤である。また、実際の消火薬剤中には、カルビトール等の有機溶剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、水のほか、エチレングリコールなどの成分が添加される。
［試験］
１．水成膜試験
各泡消火剤サンプルを、水で１００質量％にメスアップしたサンプルを用いて水成膜試験を実施した。手順は次のとおりである。
（１）内径１１．４ｃｍ、内のり高さ１３ｃｍのステンレス容器に液温２０±１℃のシクロヘキサン６００ｍｌを入れる。
（２）発泡生成した泡２００ｍｌをシクロヘキサン油面上に均一にのせる。
（３）円錐形のステンレス製金網（平織８０メッシュ）を、先端がシクロヘキサンに浸かるように載せて１分間静置する。
（４）低圧式ガス溶接器のノズルを使用したプロパントーチの炎の先端をシクロヘキサンの油面上１３±３ｍｍまで１秒間近づける。４秒後、トーチをさらに１秒間近づける操作を繰り返し行い、合計６回近づける。
（５）近づけた炎により着火し、１分以内に自然消火した場合は、消火４秒後、上記（４）の操作を継続する。
１．水成膜試験
各泡消火剤サンプルを、水で１００質量％にメスアップしたサンプルを用いて水成膜試験を実施した。手順は次のとおりである。
（１）内径１１．４ｃｍ、内のり高さ１３ｃｍのステンレス容器に液温２０±１℃のシクロヘキサン６００ｍｌを入れる。
（２）発泡生成した泡２００ｍｌをシクロヘキサン油面上に均一にのせる。
（３）円錐形のステンレス製金網（平織８０メッシュ）を、先端がシクロヘキサンに浸かるように載せて１分間静置する。
（４）低圧式ガス溶接器のノズルを使用したプロパントーチの炎の先端をシクロヘキサンの油面上１３±３ｍｍまで１秒間近づける。４秒後、トーチをさらに１秒間近づける操作を繰り返し行い、合計６回近づける。
（５）近づけた炎により着火し、１分以内に自然消火した場合は、消火４秒後、上記（４）の操作を継続する。
上述した水成膜試験において、合否を判定するとともに、溶液の様子を観察した。合否の判定基準については、水成膜泡原液の水溶液を発泡させ生成した水成膜に炎を近づけたときに着火、継続燃焼しないものを合格（表１における記号「〇」）とする。
下記の表１及び図１にその結果を示す。
下記の表１及び図１にその結果を示す。
２．拡散係数測定方法
各泡消火剤サンプルの拡散係数を、次の手順で測定した。
（１）１００ｍｌのメスシリンダーに、各泡消火剤サンプルを、メスピペットを使用して測定量入れ、水又は合成海水を加えて１００ｍｌの泡水溶液を作る。よくかき混ぜ３０分間以上静置する。
（２）２０℃におけるシクロヘキサンの表面張力をＩＳＯ３０４のリング法又はプレート法を用いて測定する。
（３）２０℃における泡水溶液の表面張力を上記（２）と同様に測定する。
（４）シクロヘキサンと泡水溶液の界面張力をリング法又はプレート法で測定する。
（５）拡散係数を次式より算出する。
拡散係数＝（シクロヘキサンの表面張力）－（泡水溶液の表面張力）
－（シクロヘキサンと泡水溶液の界面張力）
下記の表１にその結果を示す。
各泡消火剤サンプルの拡散係数を、次の手順で測定した。
（１）１００ｍｌのメスシリンダーに、各泡消火剤サンプルを、メスピペットを使用して測定量入れ、水又は合成海水を加えて１００ｍｌの泡水溶液を作る。よくかき混ぜ３０分間以上静置する。
（２）２０℃におけるシクロヘキサンの表面張力をＩＳＯ３０４のリング法又はプレート法を用いて測定する。
（３）２０℃における泡水溶液の表面張力を上記（２）と同様に測定する。
（４）シクロヘキサンと泡水溶液の界面張力をリング法又はプレート法で測定する。
（５）拡散係数を次式より算出する。
拡散係数＝（シクロヘキサンの表面張力）－（泡水溶液の表面張力）
－（シクロヘキサンと泡水溶液の界面張力）
下記の表１にその結果を示す。
表１及び図１に示す結果から、本発明に係る泡消火薬剤は、カチオン系界面活性剤０．２～３．０質量％と、アニオン系界面活性剤０．２～５．０質量％と、を含む場合に、水成膜性能に優れ消火機能を好適に発揮できることがわかる。また、拡散係数が正であるのが好ましいことがわかった。
Claims (4)
- カチオン系界面活性剤０．２～３．０質量％と、
アニオン系界面活性剤０．２～５．０質量％と、
水と、
を合計１００質量％で含むことを特徴とする泡消火薬剤。 - 前記カチオン系界面活性剤が、ジオクチルジメチルアンモニウムクロライド、オクチルエチルジメチルアンモニウムエトサルフェート、オクチルデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジラウリルジメチルアンモニウムクロライド及びジデシルメチルポリ（１～２）オキシエチレンアンモニウムプロピオネートのうちの少なくとも１種であること、
を特徴とする請求項１に記載の泡消火薬剤。 - 前記アニオン系界面活性剤が、ペンチルサルフェート、オクチルサルフェート、デシルサルフェート及びラウリルサルフェートのうちの少なくとも１種であること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の泡消火薬剤。 - 拡散係数が正であること、を特徴とする請求項１～３のうちのいずれかに記載の泡消火薬剤。
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