DE69627702T2

DE69627702T2 - Stabilisierte, korrosionsinhibierte feuerhemmende zusammensetzungen und methoden

Info

Publication number: DE69627702T2
Application number: DE69627702T
Authority: DE
Inventors: Christine Chang; L. Robert CROUCH
Original assignee: Fire-Trol Holdings Phoenix LLC; Fire-Trol Holdings LLC
Current assignee: Fire-Trol Holdings Phoenix LLC; Fire-Trol Holdings LLC
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1996-08-19
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2016-08-20
Also published as: US5958117A; PT871519E; AU7153196A; DE69627702D1; EP0871519B1; EP0871519A4; ES2197247T3; CA2234038C; AU717903B2; WO1998007472A1; CA2234038A1; EP0871519A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft flammenhemmende Zusammensetzungen, die insbesondere zur Vermeidung und Bekämpfung von Lauffeuern vorgesehen sind.
Insbesondere betrifft die Erfindung Zusammensetzungen mit erhöhter Stabilität und reduzierter Korrosivität gegenüber Eisenmetallen.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung flammenhemmende Zusammensetzungen, die insbesondere die Aufgabe haben, die Entstehung bzw. Ausbreitung von Lauffeuern zu verhindern, und die vor allem für eine Anwendung aus der Luft geeignet sind.
Gemäß noch einem anderen, spezifischeren Aspekt betrifft die Erfindung flammenhemmende Zusammensetzungen, die speziell für eine Anwendung aus der Luft vorgesehen sind und mit einem Kohlenhydrat-Verdickungsmittel wie einem Galactomannan- oder derivatisierten Galactomannan-Verdickungsmittel, wie z. B. Guar Gum, Hydroxypropylguar und dergleichen, verdickt werden und dennoch eine Kombination aus reduzierter Korrosivität und erhöhter Stabilität aufweisen.
Es wurde eine große Vielfalt an flammenhemmenden Zusammensetzungen vorgeschlagen, die zur Verhinderung oder Bekämpfung der Ausbreitung eines Lauffeuers (Waldbrände, Flächenbrände, usw.) eingesetzt werden. Im Allgemeinen enthalten solche Zusammensetzungen ein Flammverzögerungssalz (z. B. Ammoniumphosphat -- Monoammoniumphosphat (MAP) und/oder Diammoniumphosphat (DAP)--, Ammoniumpolyphosphat, Ammoniumsulfat und dergleichen), ein wässriges, flüssiges Hilfsmittel und verschiedene funktionelle Zusatzmittel, die bestimmte Charakteristiken der Zusammensetzung verbessern. Diese funktionellen Zusatzmittel können zum Beispiel Verdicker (für ein besseres Abwurfergebnis aus der Luft und zur Verbesserung der Brandflächenabdeckung), Korrosionsinhibitoren (zur Reduzierung der Korrosivität der Zusammensetzungen gegenüber Metallkomponenten von Aufbewahrungs- und Einsatzgerätschaften), Färbemittel (zur Verbesserung der Genauigkeit und Erfassung aufeinander folgender Lufteinsätze), Stabilisatoren (zur Vermeidung einer Trennung der verschiedenen Komponenten der Zusammensetzung bei Lagerung und Transport), Verderbinhibitoren (zur Vermeidung eines mikrobiellen Abbaus bestimmter Komponenten) usw. enthalten.
Illustrative Beispiele für solche flammenhemmenden Zusammensetzungen des Standes der Technik sind in den US-Patenten 3,196,108 (Nelson) und 3,730,890 (Nelson), 3,960,735 (Lacey), 4,176,071 (Crouch), 3,634,234 (Morgenthaler), 3,257,316 (Langguth), 4,822,524 (Strickland), 4,447,336 (Vandersall) und 4,839,065 (Vandersall) offenbart.
Wie in den Patenten von Crouch '316, Strickland '524, Morgenthaler '234 und Vandersall '336 erläutert wird, werden vorzugsweise verschiedene natürliche und synthetische Gummis zum Verdicken von flammenhemmenden Zusammensetzungen verwendet. Flammverzögerungsmittel, die solche Cellulose-Verdicker enthalten, sind jedoch vor allem für Instabilität anfällig und bewirken, dass die Komponenten über längere Lagerzeiten ihre Viskosität verlieren. Leider können die anderen funktionellen Zusatzmittel solche Instabilitätsprobleme verursachen oder dazu beitragen. Es wurde daher beobachtet, dass eine reduzierte Korrosivität und erhöhte Stabilität für bestimmte Zusatzmittel für Flammverzögerungsmittel, die mit natürlichen oder synthetischen Galactomannangummi-Komponenten verdickt werden, widersprüchliche Anforderungen sind.
Die US 3,350,305 offenbart wässrige Phosphat-Feuerbekämpfungslösungen mit verminderter Neigung zur Korrosion von Kupfermetall und kupferhaltigen Legierungen.
Die DE 3347742 offenbart ein Sprühmittel zur Beseitigung von Gerüchen, das Polyvinylpyrrolidon als aktive Substanz enthält.
Die US 4,392,994 offenbart ein Verfahren zur Begrenzung der korrosiven Beschaffenheit einer Cellulose-Isolierung.
Die US 4,983,326 offenbart ein wässriges Konzentrat, das mit Wasser verdünnt und zur Feuerbekämpfung verwendet wird.
Man fand heraus, dass sich bestimmte funktionelle Zusatzmittel des Standes der Technik, die ein gewisses Maß an Korrosions- und/oder Stabilitätskontrolle bieten, nachteilig auf die menschliche Gesundheit auswirken und von verschiedenen staatlichen Feuerbekämpfungsbehörden so registriert sind. Insbesondere wird der Einsatz von Thioharnstoff in Flammverzögerungsmitteln vom United States Forest Service untersagt.
Die Bereitstellung eines nichttoxischen Korrosionsinhibitors für gummiverdickte Flammverzögerungsmittel, der die Langzeitstabilität der Zusammensetzungen nicht beeinträchtigt und der die Korrosionseigenschaften der Zusammensetzungen nicht beeinträchtigt, wäre von großem Vorteil.
Es wäre daher die Bereitstellung eines nichttoxischen funktionellen Zusatzmittels für gummiverdickte Flammverzögerungsmittel sehr vorteilhaft, das sowohl die Korrosivität als auch die Stabilität von gummiverdickten Flammverzögerungsmitteln verbessert.
Man hat nun festgestellt, dass gummiverdickte flammenhemmende Zusammensetzungen, die ein ausgewähltes Korrosionsinhibitor-Zusatzmittel enthalten und Eisenmetall-Korrosionseigenschaften der Zusammensetzung. [sic]
Kurzum enthalten die verbesserten gummiverdickten flammenhemmenden Zusammensetzungen der Erfindung ein Flammverzögerungssalz, einen Gummiverdicker, einen wässrigen Flüssigkeitsträger und ein Zusatzmittel, umfassend wenigstens eine nichttoxische, wasserlösliche Carbonsäure und/oder ein Salz davon, mit der folgenden Strukturformel:
wobei R eine substituierte oder nichtsubstituierte Phenylgruppe oder eine substituierte oder nichtsubstituierte Kohlenstoffkette mit konjugierter Ungesättigtheit ist, und X Wasserstoff oder ein Metall ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Zusatzmittel Benzoesäure.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Zusatzmittel Sorbinsäure.
Gemäß noch einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Carbonsäure oder das Salz ein Gemisch aus einer nichttoxischen, wasserlöslichen aromatischen Carbonsäure oder ihrem Salz und einer nichttoxischen, wasserlöslichen, substituierten oder nichtsubstituierten, gerad- oder verzweigtkettigen Säure oder ihrem Salz, insbesondere ein Gemisch aus Natriumbenzoat und Sorbinsäure.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung scheint die Kombination aus solchen aromatischen und gerad-/verzweigtkettigen Komponenten die optimale Kombination aus Korrosionsinhibition und Stabilitätsverbesserung zu liefern.
Zu repräsentativen Beispielen für aromatische Carbonsäuren, die in der Praxis der Erfindung Verwendung finden, gehören Benzoesäure, Salicylsäure und Phenylessigsäure.
Zu repräsentativen Beispielen für gerad- oder verzweigtkettige Säuren, die in der Praxis der Erfindung Verwendung finden, gehören Sorbinsäure, Zimtsäure )3-Phenyl-2-propensäure), Maleinsäure, Bernsteinsäurederivate mit einer Seitenkette mit konjugierter Ungesättigtheit und 2-Furancarbonsäure.
Weitere geeignete aromatische und gerad- oder verzweigtkettige Säuren/Salze können von der fachkundigen Person ohne unnötige Experimente unter Berücksichtigung der vorliegenden Offenbarung ermittelt werden.
Zusätzlich zu der oben beschriebenen neuartigen flammenhemmenden Zusammensetzung sieht die Erfindung auch Verfahren zur Herstellung neuartiger flammenhemmender Zusammensetzungen vor, bei denen die Zusatzverbindung mit den anderen Komponenten der flammenhemmenden Zusammensetzung vermischt wird, um die verbesserte Endzusammensetzung zu erzeugen.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch Verfahren zur Verwendung solcher Zusammensetzungen zur Verhinderung und/oder Hemmung der Ausbreitung von Lauffeuern, umfassend den Schritt des Aufbringens solcher verbesserter flammenhemmender Zusammensetzungen auf die Vegetation aus der Luft.
Natriumbenzoat hemmt bekanntlich die Korrosion von Eisen im nahezu neutralen Bereich, z. B. Stahl in mit Luft versetztem destilliertem Wasser, und hemmt bekanntlich die Korrosion von Stahl in Wasser bei einem pH-Wert von 7,5, das 17 ppm NaCl enthält (Corrosion and Corrosion Control, Uhlig & Revie (Wikley), S. 266 et seq.). Natriumbenzoat wurde möglicherweise in einer Publikation als Korrosionsinhibitor in Flammverzögerungsmitteln offenbart, die mit einer unbekannten Art von Verdickungsmittel verdickt sind; es ist kein Stand der Technik bekannt, der seine Verwendung zur Stabilisierung und Hemmung von Korrosivität von Flammverzögerungsmitteln lehrt; die Gummiverdicker enthalten, wie hierin offenbart wird.
Die folgenden Beispiele illustrieren die Umsetzung der Erfindung, beabsichtigen jedoch nicht, ihren Umfang zu begrenzen. In jedem Beispiel werden die angegebenen Komponenten der flammenhemmenden Formulierung mit einer von mehreren in der Technik allgemein bekannten Mischtechniken mechanisch vermischt, um die angegebenen Endzusammensetzungen zu erhalten. Die aufgeführten Ergebnisse wurden im Rahmen einer Prüfung dieser Zusammensetzungen mit standardisierten Verfahren in Übereinstimmung mit Beschaffungsspezifikationen des US Forest Service hinsichtlich Viskositätsverlust und Eisenkorrosionsrate erhalten. Die Korrosionsrate wird mit dem NACE-Gewichtsverlustverfahren unter Verwendung von 4130 Weichstahl, Teilimmersion bei 49°C (120°F), Immersionsdauer 90 Tage, gemessen.
1. BEISPIEL

Formulierung: Ammoniumsulfat – lichtecht

	Gew.-% in endgültigem
Inhaltsstoff	Flammverzögerunqsmittel
Ammoniumsulfat	14
Tetranatriumhexacyanoferrat	0,32
Diammoniumphosphat	0,95
Hydroxypropylguar	0,82
Xanthan	0,008
Eisenoxid (Fe₂O₃)	0, 13
Sorbinsäure	(wie unten)
Natriumbenzoat	(wie unten)
Wasser	Rest

1. Tabelle
2. Beispiel

Formulierung: Ammoniumsulfat – verblassend

	Gew.-% in endgültigem
Inhaltsstoff	Flammverzögerungsmittel
Ammoniumsulfat	14
Diammoniumphosphat	0,95
Tetranatriumhexacyanoferrat	0,32
Carbohydratverdicker	0,83
Verblassungspigment	0,13
Eisenoxid (Fe₂O₃)	0, 03
Bakterizid/Verderbinhibitor	0,10
Schaumdämpfungsmittel/ Antischaummittel	0,06
Sorbinsäure	wie unten
Natriumbenzoat	wie unten
Wasser	Rest

2. Tabelle (obige Formulierung).
Tabelle 2A (obige Formulierung, ohne TSHCF)
3. BEISPIEL

Formulierung: Ammoniumphosphat/Ammoniumsulfat – lichtecht

	Gew.-% in endgültigem
Inhaltsstoff	Flammverzögerungsmittel
Ammoniumsulfat	8,4
Diammoniumphosphat	3,2
Hydroxypropylguar	0,82
Eisenoxid (Fe₂O₃)	0, 13
Bakterizid/Verderbinhibitor	0,10
Sorbinsäure	wie unten
Natriumbenzoat	wie unten
Wasser	Rest

3. Tabelle
Die nachfolgenden Formulierungen sind Gemische, die zufriedenstellende Eisenkorrosions- und Stabilitätsergebnisse liefern.
4. BEISPIEL
Dieses Beispiel veranschaulicht die Umsetzung der Erfindung in Verbindung mit Zusammensetzungen, die den im US-Patent 4,983,326 von Vandersall offenbarten ähnlich sind.
6. BEISPIEL
Dieses Beispiel veranschaulicht die Umsetzung der Erfindung mit anderen Korrosionsinhibitor-Stabilisatorkomponenten als Natriumbenzoat und Sorbinsäure.
7. BEISPIEL
Dieses Beispiel veranschaulicht eine Flüssigkonzentratformel, die zur Verdünnung mit Wasser auf eine endgültige Flammverzögerungssalzkonzentration geeignet ist, die die Verbrennungsverzögerungswirksamkeit in einer bestimmten Brandsituation erfüllt. Das Galactomannangummi wird zuvor in einem nichtwässrigen Träger dispergiert, um. eine Flüssigkonzentratverdickerlösung herzustellen, und kann in einer veränderlichen Rate direkt zum vermischten Endprodukt gegeben werden, um eine gewünschte Viskosität zu erzielen.
Nachdem die Erfindung nun so beschrieben wurde, dass sie von der fachkundigen Person ausgeführt und verwendet werden kann, und nachdem die derzeit bekannte beste Methode für ihre Umsetzung ermittelt wurde, wird Folgendes beansprucht.

Claims

Flammenhemmende Zusammensetzung, die ein Flammverzögerungssalz, einen Gummiverdicker, einen Flüssigkeitsträger und ein Zusatzmittel enthält, wobei das Zusatzmittel eine nichttoxische, wasserlösliche Carbonsäure und/oder ein Salz davon ist, mit der folgenden Strukturformel:
wobei R eine substituierte oder nichtsubstituierte Phenylgruppe oder eine substituierte oder nichtsubstituierte Kohlenstoffkette mit konjugierter Ungesättigtheit ist, und X Wasserstoff oder ein Metall ist, wobei das Zusatzmittel in der Zusammensetzung in einer Menge vorliegt, die die Stabilität der Zusammensetzung effektiv verbessert und die Korrosivität der Zusammensetzung gegenüber Eisen reduziert.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Zusatzmittel Benzoesäure ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Zusatzmittel Sorbinsäure ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Zusatzmittel eine Kombination aus Benzoesäure und Sorbinsäure ist
Verfahren zur Herstellung einer flammenhemmenden Zusammensetzung, wobei das Verfahren das Vermischen eines Flammverzögerungssalzes, Gummiverdickers, Flüssigkeitsträgers und Zusatzmittels umfasst, wobei das Zusatzmittel eine nichttoxische, wasserlösliche Carbonsäure und/oder ein Salz davon ist, mit der folgenden Strukturformel:
wobei R eine substituierte oder nichtsubstituierte Phenylgruppe oder eine substituierte oder nichtsubstituierte Kohlenstoffkette mit konjugierter Ungesättigtheit ist, und X Wasserstoff oder ein Metall ist, wobei das Zusatzmittel in einer Menge enthalten ist, die die Stabilität der Zusammensetzung effektiv verbessert und die Korrosivität der Zusammensetzung reduziert.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Carbonsäure Benzoesäure ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Carbonsäure Sorbinsäure ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Carbonsäure eine Kombination aus Benzoesäure und Sorbinsäure ist.
Verfahren zum Verzögern oder Löschen eines Lauffeuers, einschließlich des Schritts des Aufbringens der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf die Vegetation aus der Luft.