Feuerlöschmittel-Konzentrat und ein Verfahren zu dessen Herstellung

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Feuerlöschmittel-Konzentrat und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das Konzentrat enthält

10 bis 40 Gew.-% Alkylarylsulfonat,

10 bis 40 Gew.-% Fettsäurealkanolamid,

15 bis 50 Gew.-% Alkylethersulfat,

0,5 bis 6 Gew.-% Polycarbonsäureestersulfonat,

3 bis 15 Gew.-% Polyethylenglykol,

0,1 bis 4 Gew.-% Ammoniumfluoralkyljodid,

20 bis 60 Gew.-% entionisiertes Wasser.

Es eignet sich insbesondere zur Bekämpfung von Holzbränden und Bränden verwandter Materialien.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Feuerlöschmittel-Konzentrat und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

[0002] Zur Feuerbekämpfung wird eine große Anzahl unterschiedlicher Feuerlöschmittel eingesetzt. Lange Zeit wurde Kohlendioxid, welches einen Brand durch Verdrängung des Luftsauerstoffs löscht, in erheblichem Umfang verwendet. Dies hat sich als nachteilig erwiesen, da C0₂ bei offenen Bränden durch Luftbewegungen häufig verdünnt wird und dadurch in seiner Wirkung beeinträchtigt wird, und bei der Brandlöschung mit C0₂ in geschlossenen Räumen Erstickungsgefahr besteht.

[0003] So haben sich in den letzten Jahren für Feuerlöschzwecke Konzentrate aus hauptsächlich synthetischen Schaumbildnern durchgesetzt. Die üblichen schaumerzeugenden Konzentrate enthalten die eigentlichen Schaumbildner und einen stabilisierenden Zusatz. Als Schaumbildner sind bereits Eiweißhydrolysate, Alkyl-, Aryl-, Alkylarylsulfonate, Schwefelsäureester höherer Alkohole mit gerader oder verzweigter Kette, Sulfate von Fettsäurealkanolamiden, Fettsäuremonoglyceriden oder Methyltaurin in Form ihrer Ammonium- oder Aminsalze vorgeschlagen worden.

[0004] Als stabilisierende Zusätze, welche das Wasserrückhaltevermögen des Schaums verbessern, können höhere Alkohole und Amide mit 8 bis 25 Kohlenstoffatomen sowie Anlagerungsprodukte von Alkylenoxid an diese höheren Fettalkohole mit wenigen Alkylenoxidmolekülen Verwendung finden.

[0005] So ist beispielsweise aus der DE-AS 29 33 432 ein Feuerlöschmittel bekannt, welches als aktive Bestandteile eine Hydroxycarbonsäure, eine aliphatische Carbonsäure, ein Salz einer organischen oder anorganischen Säure mit einem Metall und ein anionisches oder amphoteres Schaummittel oder ein hydrolytisches Zersetzungsprodukt eines Proteins enthält.

[0006] Die bislang verwendeten Schaumlöschmittel weisen zahlreiche Nachteile auf. So wird in vielen Fällen ihre Schaumbildung durch zuvor benutztes Pulverlöschmittel stark herabgesetzt. Andere Feuerlöschmittel-Konzentrate zeigen eine verminderte Schaumbildungsfähigkeit, wenn sie mit Meerwasser verdünnt werden. Manche Feuerlöschmittel wiederum greifen die Vorratsbehälter an oder zersetzen sich bei längerer Lagerung. Schließlich stellen einige Bestandteile der handelsüblichen Feuerlöschmittel oder deren Abbauprodukte eine erhebliche Umweltsbelastung dar.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu überwinden und ein verbessertes Feuerlöschmittel-Konzentrat mit hohem Schaumbildungsvermögen und biologischer Abbaubarkeit zur Verfügung zu stellen.

[0008] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Schaffung eines Feuerlöschmittel-Konzentrats gelöst, welches

10 bis 40 Gew.-% Alkylarylsulfonat,

10 bis 40 Gew.-% Fettsäurealkanolamid,

15 bis 50 Gew.-% Alkylethersulfat,

0,5 bis 6 Gew.-% Polycarbonsäureestersulfonat,

3 bis 15 Gew.-% Polyethylenglykol,

0,5 bis 4 Gew.-% Ammoniumfluoralkyljodid,

20 bis 60 Gew.-% entionisiertes Wasser

und gegebenenfalls 0,1 bis 3 Gew.-% Formalin enthält.

[0009] Nachfolgend werden die einzelnen Bestandteile erläutert:

1. Alkylarylsulfonat

[0010] Die erfindungsgemäß eingesetzten Alkylarylsulfonate der allgemeinen Formel

enthalten Alkylreste R mit 3 bis 16 Kohlenstoffatomen. Ar bedeutet ein Benzol- oder Naphthalinsystem und das Kation Me ist ein Alkalimetall- oder Triethanolammoniumkation. Bevorzugt sind Verbindungen, die Alkylreste mit 10 bis 14 Kohlenstoffatomen enthalten. Besonders bevorzugt wird erfindungsgemäß Dodecylbenzolsulfonat in Form des Na- oder Triethanolaminsalzes in dem Feuerlöschmittel-Konzentrat verwendet.

2. Fettsäurealkanolamid

[0011] Bei dieser im erfindungsgemäßen Konzentrat verwendeten Verbindungsklasse handelt es sich um durch Reaktion von Alkanolaminen mit Fettsäuren hergestellte nichtionogene, N-alkylierte Fettsäureamide, die im N-Alkylteil veresterbare Hydroxylgruppen tragen.

[0012] Erfindungsgemäß werden sowohl Fettsäuremono- als auch _Fettsäuredialkanolamide der allgemeinen Formel

eingesetzt. In der Formel bedeutet R den Rest einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen. R² bedeutet ein Wasserstoffatom oder einen Alkanolrest und n besitzt einen Wert von 2 bis 5. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Derivate der in der Natur vorkommenden Fettsäuren, wie z.B. Capronsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Kokosfettsäure und ölsäure.

[0013] Besonders bevorzugt ist das Diethanolamid von Kokosfettsäure, N,N-(2-Hydroxyethyl)kokosfettsäureamid.

3. Alkylethersulfat

[0014] Bei den erfindungsgemäß eingesetzten Alkylethersulfaten handelt es sich um Verbindungen der allgemeinen Formel

worin R₁ einen aliphatischen Rest mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet, R₂ einen zweiwertigen aliphatischen Rest mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen darstellt, n eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist und X ein Kation, wie z.B. Ammonium, Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, einen Monoethanolamin-, Diethanolamin- oder Triethanolaminrest bedeutet.

[0015] Erfindungsgemäß bevorzugt sind Verbindungen mit C₁₀-C₁4-Alkylresten, in denen n für eine ganze Zahl von 2 bis 5 steht und X ein Natriumkation bedeutet.

[0016] Erfindungsgemäß besonders bevorzugt eingesetzt wird Natriumlauryldiethylethersulfat der Formel

4. Sulfonsäureester von Polycarbonsäuren

[0017] Zu diesen erfindungsgemäß eingesetzten Verbindungen zählen Mono- und Diester wie auch höhere Ester von Sulfocarbonsäuren. Die Carbonsäureester leiten sich vorzugsweise von Dicarbonsäuren ab. Die Estergruppen werden vorzugsweise mit Alkoholen einer Kettenlänge von 4 bis 14 Kohlenstoffatomen gebildet.

[0018] Besonders bevorzugt sind die Mono- und Diester der Sulfobernsteinsäure mit der allgemeinen Formel

die im allgemeinen in Form ihrer Nätriumsalze eingesetzt werden. In der Formel bedeutet R¹ = C_4-14, R² = C_4-14 bzw. Na oder K, R ³ = Na oder K.

[0019] Erfindungsgemäß wird insbesondere Natrium-di-(2-ethylhexyl)sulfosuccinat der Formel

eingesetzt.

5. Polyethylenglykol

[0020] Bei den erfindungsgemäß eingesetzten Polyethylenglykolen handelt es sich um Verbindungen der allgemeinen Formel

[0021] mit einem Wert für n = 80-180. Bevorzugt sind mittlere Molekulargewichte im Bereich von 3600-7800, insbesondere 5000-7000. Das bevorzugt eingesetzte Polyethylenglykol entspricht etwa der Formel

6. Ammoniumfluoralkyljodid

[0022] Diese hochfluorierten Alkyle können eine verzweigte oder unverzweigte Kohlenstoffkette aufweisen. Der Fluorkohlenstoffteil umfaßt 3 bis 30 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 5 bis 12 Kohlenstoffatome. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist die Verwendung des Jodids von Ammoniumpolyfluorcarbonsäureamid der Formel

7. Entionisiertes Wasser

[0023] Bei dieser Komponente handelt es sich um Wasser, welches nach einem der zahlreichen bekannten Verfahren entionisiert wurde.

8. Formalin

[0024] Gegebenenfalls wird dem erfindungsgemäßen Feuerlöschmittel-Konzentrat eine geringe Menge Formalin zugesetzt. Dieses dient insbesondere bei längerer Lagerung, z.B. in der Konzentrat-Form, aber auch bei der einsatzbereiten Form des erfindungsgemäßen Feuerlöschmittels als Konservierungsstoff. Das Formalin wird als handelsübliche ca. 40 %-ige Lösung zugesetzt.

[0025] Die prozentualen Gewichtsteile für die einzelnen Komponenten sind (in Klammern ist der bevorzugte Bereich angegeben):

[0026] Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes Feuerlöschmittel-Konzentrat umfaßt

20 Gew.-% Dodecylbenzolsulfonat in Form des Triethanolaminsalzes,

10 Gew.-% N,N-(2-Hydroxyethyl)kokosfettsäureamid,

22 Gew.-% Natriumlauryldiethylethersulfat

1 Gew.-% Natrium-di-(2-ethylhexyl)sulfosuccinat,

7,5 Gew.-% Polyethylenglykol mit einem mittleren Molekulargewicht von 5000 bis 7000,

0,1 Gew.-% Jodid des Ammoniumpolyfluorcarbonsäureamids der Formel

39,3 Gew.-% entionisiertes Wasser und

0,1 Gew.-% Formalin.

[0027] Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Herstellungsverfahren für das vorstehend beschriebene Feuerlöschmittel-Konzentrat.

[0028] Dazu werden in einem Behälter 20 bis 60 Gew.-% (bezogen auf den gesamten Ansatz) entionisiertes Wasser vorgelegt. Unter Beibehaltung einer Temperatur von 15 bis 50°C und und unter kontinuierlichem Rühren werden 10 bis 40 Gew.-% Alkylarylsulfonat, 10 bis 40 Gew.-% Fettsäurealkanolamid, 15 bis 50 Gew.-% Alkylethersulfat, 0,5 bis 6 Gew.-% Polycarbonsäureestersulfonat, 3 bis 15 Gew.-% Polyethylenglykol und 0,1 bis 4 Gew.-% Ammoniumfluoralkyljodid zugesetzt. Gegebenenfalls werden dem Gemisch 0,1 bis 3 Gew.-% Formalin zugegeben. Das Rühren wird fortgesetzt, bis die Komponenten völlig in Lösung gegangen sind. Vorzugsweise wird in die erhaltene Lösung polarisiertes Licht eingestrahlt.

[0029] Das erfindungsgemäße Feuerlöschmittel-Konzentrat wird üblicherweise mit 90 bis 99,5 Gew.-% Wasser vermischt. Dazu kann sowohl Süßwasser als auch ohne wesentliche Beeinträchtigung des Schaumbildungsvermögens Meerwasser verwendet werden.

[0030] Unter den verschiedenen Arten von Feuerlöschmitteln zählt die erfindungsgemäße Zusammensetzung zu den fluorhaltigen Mitteln aus der Gruppe der sogenannten AFFF-Mittel (aqueous film forming foam). Auch bei relativ geringen Konzentrationen zeigt das Konzentrat eine überraschen starke Schaumentwicklung.

[0031] Das erfindungsgemäße Feuerlöschmittel eignet sich insbesondere zur Bekämpfung von Holzbränden, wie z.B. Wohnungsbränden, Bränden in Möbelgeschäften oder Sägewerken, wie auch zur Bekämpfung von Waldbränden.

[0032] Die Wirkung des erfindungsgemäßen Feuerlöschmittels beruht auf Absperr- und Kühleffekten.

[0033] Bei Vergleichsversuchen mit bekannten AFFF-Mitteln zeigten sich die folgenden Vorteile des erfindungsgemäßen Feuerlöschmittel-Konzentrats:

a) Die Schaumentwicklung übertrifft bei gleicher Konzentration die Schaumentwicklung bekannter Mittel.

b) Die gelöschten Produkte werden stark abgekühlt.

c) Auch in großer Verdünnung besitzt das erfindungsgemäße Feuerlöschmittel-Konzentrat gute Löscheigenschaften.

d) Das erfindungsgemäße Mittel stellt keine Umweltbelastung dar, da alle Bestandteile biologisch abgebaut werden. Das ist bei Großbränden, z.B. Waldbränden, besonders wichtig, da in derartigen Fällen große Mengen des Feuerlöschmittels eingesetzt werden.

e) Das erfindungsgemäße Feuerlöschmittel erzeugt bei entsprechenden Konzentrationen einen lückenlosen, beständigen Schaum, so daß ein Entweichen brennbarer Gase verhindert wird.

f) Die erfindungsgemäße Zusammensetzung ist außerordentlich lagerstabil. Über einen Zeitraum von 5 Jahren treten praktisch keine Zersetzungserscheinungen auf.

[0034] Das erfindungsgemäße Feuerlöschmittel wird je nach Brandort und vor allem Brandart mit tragbaren oder fahrbaren Geräten zum Brandherd gebracht. Es kann auch über fest installierte Feuerlöschsysteme, die gegebenenfalls automatisch in Aktion treten, z.B. durch Schmelzsicherungen, optische oder thermische Sensoren gesteuert, eingesetzt werden.

[0035] Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele erläutert.

Beispiel 1

[0036] In einen mit einem Rührwerk und einem Zugabetrichter ausgerüsteten Kolben wurden 39,3 Gew.-% (bezogen auf den Gesamtansatz) entionisiertes Wasser gegeben. Der Kolben wurde während des gesamten Herstellungsverfahrens durch ein Wasserbad bei einer Temperatur von 26 bis 30°C gehalten. Sodann wurden unter kontinuierlichem Rühren 20 Gew.-% Dodecylbenzolsulfonat in Form des Triethanolaminsalzes und anschließend 22 Gew.-% Natriumlauryldiethylethersulfat C₁₂H₂₅(OC₂H₄)₂-OSO₃Na über den Zugabetrichter in das Gefäß eingegeben. Das Gemisch wurde . weiter gerührt und sodann mit 0,1 Gew.-% des Jodids des Ammoniumpolyfluorcarbonsäureamids C₉F₁₉CONH(C^H₂)₃^N(^CH₃)₃^J, 1 Gew.-% Natrium-Di(2-ethylhexyl)sulfosuccinat und 10 Gew.-% N,N-(2-Hydroxyethyl)kokosfettsäureamid versetzt. Abschließend wurden 7,5 Gew.-% Polyethylenglykol und 0,1 Gew.-% Formalin zugegeben. Es wurde bei konstanter Temperatur von etwa 28°C bis zur völligen Auflösung der Komponenten gerührt. Anschließend wurde polarisiertes Licht in die Lösung eingestrahlt.

[0037] Das erhaltene Produkt wurde mit Leitungswasser im Verhältnis von ca. 5 Gew.-% des Produktes zu etwa 95 % Wasser verdünnt.

[0038] Das so erhaltene Feuerlöschmittel zeigte eine gelbe Färbung und war in Wasser in jedem Verhältnis löslich. Das spezifische Gewicht wurde bei 20°C zu 1,06 und die Viskosität zu 1200 cP bestimmt. Die Lösung hatte anionischen Charakter, besaß einen Gefrierpunkt von etwa 0°C und einen pH-Wert von 8,2.

B e i s p i e 1 2

[0039] Die Herstellung wurde unter den gleichen Bedingungen, wie sie in Beispiel 1 beschrieben worden sind, durchgeführt. Die einzelnen Bestandteile wurden in folgenden Mischungsanteilen zugesetzt (Angaben in Gew.-%):

[0040] Nach Beendigung des Mischens und völliger Lösung der Komponenten wurde polarisiertes Licht in-die Lösung eingestrahlt.

Ansprüche

1. Feuerlöschmittel-Konzentrat, gekennzeich- net durch einen Gehalt an

2. Feuerlöschmittel-Konzentrat nach Anspruch 1, ge- kennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt von 0,1 bis 3 Gew.-% Formalin.

3. Feuerlöschmittel-Konzentrat nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch ge- kennzeichnet, daß das eingesetzte Alkylarylsulfonat einen Alkylrest mit 3 bis 16 Kohlenstoffatomen, als Arylrest ein Benzol- oder Naphthalinsystem und als Kation ein Alkalimetall- oder Triethanolammoniumkation aufweist.

4. Feuerlöschmittel-Konzentrat nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, daß das verwendete Fettsäurealkanolamid einen Fettsäurerest mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen besitzt.

5. Feuerlöschmittel-Konzentrat nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge- kennzeichnet, daß das verwendete Alkylethersulfat der allgemeinen Formel

einen aliphatischen Rest R₁ mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen und einen zweiwertigen aliphatischen Rest R₂ mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen aufweist, n eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist und X ein Ammonium-, Natrium-, Kalium-, Magnesium- oder Calciumkation oder einen Monoethanolamin-, Diethanolamin- oder Triethanolaminrest bedeutet.

6. Feuerlöschmittel-Konzentrat nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, daß der eingesetzte Sulfonsäureester einer Polycarbonsäure der allgemeinen Formel

entspricht, worin R¹ einen aliphatischen Rest mit 4 bis 14 Kohlenstoffatomen darstellt, R² einen Rest mit 4 bis 14 Kohlenstoffatomen oder Na oder K bedeutet und R³ für Na oder K steht.

7. Feuerlöschmittel-Konzentrat nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge- kennzeichnet, daß das verwendete Polyethylenglykol ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 3600 bis 7800 aufweist.

8. Feuerlöschmittel-Konzentrat nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, daß das verwendete Ammoniumfluoralkyljodid als Alkyljodidrest eine verzweigte oder unverzweigte Kette mit 3 bis 30 Kohlenstoffatomen enthält.

9. Feuerlöschmittel-Konzentrat nach Anspruch 1, ge- kennzeichnet durch einen Gehalt an

20 Gew.-% Dodecylbenzolsulfonat in Form des Triethanolaminsalzes,

10 Gew.-% N,N-(2-Hydroxyethyl)kokosfettsäureamid,

22 Gew.-% Natriumlauryldiethylethersulfat

1 Gew.-% Natrium-di-(2-ethylhexyl)sulfosuccinat,

7,5 Gew.-% Polyethylenglykol mit einem mittleren Molekulargewicht von 5000 bis 7000,

0,1 Gew.-% Jodid des Ammoniumpolyfluorcarbonsäureamids der Formel

39,3 Gew.-% entionisiertem Wasser und

0,1 Gew.-% Formalin.

10. Verfahren zur Herstellung eines Feuerlöschmittel-Konzentrats nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß bezogen auf den Gesamtansatz 20 bis 60 Gew.-% entionisiertes Wasser in einem mit Rührwerk und Zugabetrichter ausgerüsteten Kolben bei einer Temperature von 15° bis 50°C vorgelegt werden und unter Aufrechterhaltung dieser Temperatur und Rühren nacheinander

10 bis 40 Gew.-% Alkylarylsulfonat,

15 bis 50 Gew.-% Alkylethersulfat,

0,5 bis 4 Gew.-% Ammoniumfluoralkyljodid,

0,5 bis 6 Gew.-% Polycarbonsäureestersulfonat,

10 bis 40 Gew.-% Fettsäurealkanolamid,

3 bis 15 Gew.-% Polyethylenglykol und gegebenenfalls

0,5 bis 3 Gew.-% Formalin in der angegebenen Reihenfolge zugesetzt werden, und das erhaltene Gemisch bis zur völligen Auflösung der Komponenten gerührt wird.

11. Verfahren zur Herstellung eines Feuerlöschmittel-Konzentrats nach Anspruch 10, dadurch ge- kennzeichnet, daß das zugesetzte Alkylarylsulfonat einen Alkylrest mit 3 bis 16 Kohlenstoffatomen, als Arylrest ein Benzol- oder Naphthalinsystem und als Kation ein Alkalimetall- oder Triethanolammoniumkation aufweist.

12. Verfahren zur Herstellung eines Feuerlöschmittel-Konzentrats nach mindestens einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeich- net, daß das zugesetzte Fettsäurealkanolamid einen Fettsäurerest mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen besitzt.

13. Verfahren zur Herstellung eines Feuerlöschmittel-Konzentrats nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeich- net, daß das zugesetzte Alkylethersulfat der allgemeinen Formel

einen aliphatischen Rest R₁ mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen und einen zweiwertigen aliphatischen Rest R₂ mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen aufweist, n eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist und X ein Ammonium-, Natrium-, Kalium-, Magnesium- oder Calciumkation oder einen Monoethanolamin-, Diethanolamin-oder Triethanolaminrest bedeutet.

14. Verfahren zur Herstellung eines Feuerlöschmittel-Konzentrats nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeich- net, daß der zugesetzte Sulfonsäureester einer Polycarbonsäure der allgemeinen Formel

entspricht, worin R¹ eine aliphatischen Rest mit 4 bis 14 Kohlenstoffatomen darstellt, R² einen Rest mit 4 bis 14 Kohlenstoffatomen oder Na oder K bedeutet und R³ für Na oder K steht.

15. Verfahren zur Herstellung eines Feuerlöschmittel-Konzentrats nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeich- net, daß das zugesetzte Polyethylenglykol ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 3600 bis 7800 aufweist.

16. Verfahren zur Herstellung eines Feuerlöschmittel-Konzentrats nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeich- net, daß das zugesetzte Ammoniumfluoralkyljodid als Alkyljodidrest eine verzweigte oder unverzweigte Kette mit 3 bis 30 Kohlenstoffatomen enthält.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, da- durch gekennzeichnet , daß in die erhaltene Lösung polarisiertes Licht eingestrahlt wird.