JP2005526869A - 防燃剤 - Google Patents

Abstract

本発明は、対象、特に木材のような、セルロースを含む対象上に、５０重量パーセントより多い水を有するリン酸塩と湿潤剤の水溶液の形状で塗布するための防燃剤に関する。

Description

本発明は、燃焼可能な対象、特にたとえば木材のような、セルロースを含む対象上に塗布するための防燃剤に関する。

ＤＥ４０２３３１０Ａ公報 ＤＥ３０００９１０４Ｃ３公報

水性の流動性の溶剤内に特にリン酸塩を含む、この種の防燃剤が知られている。この種の防燃剤は、たとえばＤＥ４０２３３１０Ａに記載されており、そこでは燃焼を防止する作用は大体において泡沸、従って燃焼作用の元で火炎の作用を撃退する泡の形成によって達成される。この公報は、炭化泡に関するものであって、炭化がリン化合物によって支援されることが記載されている。従ってリン酸塩は、炭化を支援するためであるが、一次の防燃剤としては記載されていない。
ＤＥ３０００９１０４Ｃ３は、リン化合物によって火炎を阻止するように形成されたエポキシ樹脂混合物に基づいており、十分に長い防燃が達成できないことを批判している。特許には、付加的な構成部分が記載されており、それが所望の改良された防燃をもたらす。

本発明は、火事を消す際に消火液として使用することもでき、かつ燃焼可能な対象上に予防的に塗布して、その対象を難燃性に形成することができる、簡単に形成可能であって、簡単に利用可能な防燃剤を提供することを課題としている。

この課題は、対象、特にたとえば木材のようなセルロースを含む対象上に塗布するための、５０重量パーセントより多い水を含むリン酸塩と湿潤剤の水性溶液の形式の、防燃剤によって解決される。

本発明は、公知のように、リン酸と適当な反応体からリン酸塩を合成する場合、たとえば水、リン酸およびアンモニアからリン酸ジアンモニウムを合成する場合に、著しく熱が遊離される状況を利用している。それに従って逆反応は吸熱により遂行され、著しい熱が必要とされる。このことを、燃焼物質を冷却するために利用することができる。
しかし驚くべきことに、実験においては、通常のリン酸ジアンモニウムの水溶液は、火事によってもたらされる、大体において４００℃と１０００℃の間の温度の作用の元で分解された場合に、所望の冷却をもたらさないことが明らかにされた。湿潤剤、特に界面活性剤を添加して初めて、所望の成果がもたらされた。燃焼する対象を冷却する、著しい冷熱が遊離されることを、認識することができた。

湿潤剤の添加は、燃焼可能な対象を耐火性にする場合に、保護すべき対象の表面の濡れが改良される、という大きい利点を有している。単にリン酸塩の水性溶液を保護すべき表面、たとえば木材表面へ塗布した場合には、吹きつけられた塩溶液が乾燥後に結晶を形成することが認められた。均質な閉鎖された被覆は達成されず、むしろ部分的な保護しか達成されず、それは満足のゆくものではない。
しかし、湿潤剤の添加が、成果をもたらした。塗布された水性のリン酸塩溶液が乾燥した場合に、もはや結晶は形成されず、保護すべき対象上にリン酸塩支持体の薄い被覆層が残った。それによって防燃性の仕様が著しく改良される。

本発明に基づく防燃剤は、明らかに環境になじみやすい、という大きい利点を有している。リン酸塩は、公知のように肥料である。それが外部領域に使用されて、雨によって一部または全部が流れ出した場合でも、害をもたらさない。
さらに、特殊な溶剤は使用されず、むしろ水が使用される。その限りにおいても、本発明に基づく防燃剤は、明らかに環境になじみやすい。
本発明は、主として、熱の供給により泡を形成する、従って泡沸特性を有するリン酸塩に関するものではない。本発明は、上述した吸熱性の分解反応が発生するリン酸塩に関する。

火元を消火する場合に、本発明に基づく防燃剤は、消火液として優れた特性を有している。これは、水よりも流動的である。燃えている対象が、もっとよく濡らされる。そして特に、消火液は、火事によってもたらされる高い温度において通常の消火用水のように蒸発しない。吹き付けられた通常の消火用水は燃焼温度が４００℃を越えた場合には、消火用水が濡らすべき燃えている対象に達する前に、蒸発してしまうことが知られており、従って水は減少された消火効果しか持たない。水は、温度が極めて高いと、水素と酸素に分解してしまう場合がある。より冷たい領域へ上昇した場合には、水素と酸素が再び爆鳴気として燃焼し、それが火を煽り、従って意図される消火作用に反する。
本発明に基づく消火液においては、消火すべき対象は吸熱反応によって冷却され、かつ消火用水は、通常の水の場合に観察される程度には蒸発しない。従って燃焼している対象は、よりよく濡らされ、従ってよりよく消火もされる。

防燃剤を含浸させた対象は、着火の際に冷却され、燃焼しにくく、それによって簡単には着火しない。
しかし、上述したリン酸塩とその塩は水溶性である。外部領域において、対象、たとえば木材表面を耐火性にするために使用される場合には、塗布された層は雨水によってだんだんとまた洗い流される。これは、好ましくない。本発明の展開においては、本発明は、防燃液にさらに泡阻害物質を付加することを提案する。ここでは特に、シリコン消泡剤が使用される。好ましくは０．１から５重量パーセントの範囲の固体割合の泡阻害物質が使用される。

泡阻害物質は、防燃剤の泡を阻止して、防燃剤が保護すべき、あるいは消火すべき対象をよりよく濡らすだけでなく、水を弾く作用も有している。泡阻害物質は、塗布されて乾燥された、防燃剤の層が水または雨によって溶けることを防止する。
全体として、防燃剤を設けられた対象の表面上に、閉鎖された層の形式の薄くて粘りのあるフィルムが形成される。このフィルムは、耐水性であって、少なくとも湿潤剤を添加しないフィルムよりも、ずっと耐水性である。
好ましくは泡阻害物質として使用されるシリコン消泡剤については、シリコンが水を弾く作用を有していることは知られているが、本発明に基づく防燃剤においてシリコン消泡剤または他の泡阻害物質の添加が、著しく改良された天候耐性をもたらすことは、予測できなかったことであって、驚くべきことである。

シリコン消泡剤の他に、泡阻害物質として、たとえばステアリン酸アルミニウムまたはステアリン酸亜鉛のような、ステアリン酸も適している。
リン酸塩としては、本発明には特に、すでに述べたリン酸ジアンモニウム、さらにリン酸水素ジアンモニウム、リン酸グァニジン、リン酸ジメラミン、リン酸ホウ素、リン酸ジナトリウムおよびヒドロキシリン酸銅が適している。
このリン酸塩の幾つかは、熱を加えた場合に発泡する、付加的な作用、従って泡沸作用を有している。このことは、たとえばリン酸ジメラミンに当てはまる。この作用は、すでに説明した作用、特に湿潤剤の存在下での吸熱反応および湿潤剤がもたらす他の利点に加えて発生する。
好ましい形態においては、湿潤剤は水溶液内に０．０１から１パーセントの重量成分で含まれている。

本発明に基づく防燃剤における重量的な水の割合は、５０％を超え、好ましくは６２と９５％の間であり、特に７０から８０％である。防燃剤は、極めて流動的であって、水のように、特にそして好ましくは、たとえば噴霧器によって達成されるような、細かい霧の形状で塗布することができる。

好ましくは本発明に基づく防燃剤は、リン酸塩と湿潤剤からなる全固体成分と、展開においては、泡阻害物質も含む、できるだけわずかな水を含む抽出物から形成される。この抽出物は、すぐに使用できる防燃剤よりもずっと移送しやすい。すぐに使用できる防燃剤は、現場における消火作業の際に水を混合することによって形成される。対象に防燃剤を施す場合に、好ましくは現場で抽出物が適量の水によって希釈されるので、すぐに使用できる防燃剤が得られる。しかしまた、少量をすぐ使用できるように梱包し、たとえばスプレイケースに本発明に基づく防燃剤をすぐ使用できるように満たすこともできるので、たとえば住居内で、そして例を挙げると、クリスマスツリー、アドベントクランツ、衣服片、木の階段などに直接防燃処理を施すために、よりわずかな作業を行うことができる。

本発明に基づく防燃剤によって処理されて、それによって耐火性にされた対象は、その表面上に細かいシール層を有している。このシール層は、結晶化しない。層上に問題なくペンキやラッカーを塗布することができ、層は無色、無臭かつ毒物を含まない。従って本発明に基づく防燃剤は、たとえばカーテン、カーニバル商品、絨毯、木の階段など、人が接触する対象上にも塗布することができる。テキスタイルの場合には、シールは次に洗濯するまで保つ。その後シールを繰り返さなければならない。木の場合には、時間的に極めて長いシールが達成される。同様なことは、他の燃焼可能な対象にも当てはまる。一年のリズムで繰り返すことが、推奨される。

次に、本発明に基づく防燃剤の組成を明らかにするために、幾つかの処方箋を示すが、それは例としてのみ理解されるべきである。
１．処方箋：３８重量パーセントの固体成分に６２重量パーセントの水が混合される。固体成分は、次の組成を有する：
９７．９重量パーセントのリン酸ジアンモニウム
２．０重量パーセントのシリコン消泡剤、水性、約３８重量パーセントの固体成分および、
０．１重量パーセントの陽イオンまたは陰イオンの界面活性剤。
また、種々のリン酸塩の混合が性能を発揮する場合には、たとえば記載の割合のリン酸ジアンモニウムの代わりに、２／３リン酸ジアンモニウムと１／３リン酸グァニジンまたは１／３リン酸ジアンモニウム、１／３リン酸グァニジンおよび１／３リン酸ジメラミンを使用することができる。

２．処方箋：１８重量パーセントの固体成分に、８２重量パーセントの水が混合される。固体成分は、
９８．８重量パーセントのリン酸グァニジン
１．０重量パーセントのステアリン酸アルミニウムおよび
０．２重量パーセントの硫酸ナトリウム
から構成される。
３．処方箋：３８重量パーセントの固体成分と６２重量パーセントの水から抽出物が形成され、固体成分は、
９８．９重量パーセントのリン酸ジアンモニウム
０．９重量パーセントのシリコン消泡剤および
０．２重量パーセントの界面活性剤
からなる。
この抽出物は現場で、抽出物１に対して３から４の水となるように、希釈される。得られた防燃剤は、その後実際に、たとえば消火液として使用される。

次に、本発明に基づく防燃剤の使用を示す、幾つかの例を挙げる。
１．例：約１ｍ^３の体積を有する乾燥した木材を重ねたスタックが、処方箋１に示す防燃剤によって処理された。防燃剤は、たとえば庭で殺虫剤スプレイとしても使用されるような、噴霧器によって塗布された。細かい霧が形成されて、それが木材上に沈着した。晴れた暖かい気候において約２２℃の周囲温度で２時間待機された。次に、スタックにブンゼンバーナーで点火が試みられた。スタックは、燃焼されなかった。ブンゼンバーナーを木材スタックから取り除くとすぐに、局所的に煽られていた炎は迅速に消えた。
木材の表面をシールすることによって、ブンゼンバーナーの火炎の近傍で生じた炎は、すぐにまた消えた。さらに、燃えて黒くなった箇所は、消火後すぐに指でつまむことができた。作動された冷却作用は、煽られた火から即座に多くの熱を引き出して、火が消えた。着火された木材部分は、黒くなって、やや炭化しただけである。一部には熱状態の痕跡が見られたが、比較的速く手に取ることができた。ブンゼンバーナーの火炎の作用を直接受けた木材の内部は、まだ無傷であった。乾燥した木材は、まだ変化なしに手で折ることができた。可塑性は、変化していない。折るときには、ぱきっと言う大きな破断音が生じた。
この実験においては、木材スタックの表面だけにスプレイされた。木材スタックの内部にあった木材部分は、スプレイが届かなかった。

２．例：コントロール実験として、同様な組成の同じ大きさの木材スタックが積み重ねられて、ブンゼンバーナーによって点火された。スタックは、比較的迅速に着火し、短い時間で燃えた。約４５分後に、木材スタックは燃焼され、熱状態は土台まで達しており、この場合に土台は土であった。土は、灰で覆われた。灰は、燃焼後に約７０℃の熱さであった。
処方箋２に示す本発明に基づく防燃剤が、まだ熱い灰の上へ注がれた。その場合に煙りが立ち昇った。熱状態の残りは、即座に消えて、灰は短い時間の後に、数分後に指でつまむことができた。
ここでも、消火液として本発明に基づく防燃剤をスプレイすることによって、即座に強力な湿潤が行われ、熱状態は即座に消えた。本発明に基づく冷熱発生によって、残りの熱状態は極めて迅速に冷却された。比較的短い時間で、約１分で、灰は３２℃の暖かさしかなかった。

３．例：すでに軽く乾燥された５０ｃｍ高さのもみの木（ドイツとうひ）に、すべての側から負圧吸引スプレイによって処方箋１に示す防燃剤がスプレイされた。もみの木は、約２１℃の室温の建物内部で２４時間乾燥された。木は、この時間の後に色の変化がなく、塩の結晶も見られなかった。典型的なもみの木の香りは、塩の塗布によっても損なわれなかった。
そこで、木にブンゼンバーナーで点火することが試みられた。ここでもブンゼンバーナーの火炎と直接接触して木の燃焼に達したが、燃焼はブンゼンバーナーをどけるとすぐにまた消えた。針葉のない炭化した枝が残った。燃焼箇所は、黒くなり、残っている木材の約１／３まで燃え尽きた。燃焼部分は、火炎が消えた後すぐにつかむことができた。
同じ木を、その後戸外で地面に差して、天候にさらした。戸外で３週間、そのうち数日は雨があった後に、ふたたび木に点火が試みられた。その時までに茶色くなって枯れた幾らかの針葉は、すぐに着火して燃焼した。しかし、まだ緑色の針葉は、十分にしっかりと枝についており、ブンゼンバーナーの火炎と直接接触している限りにおいて、比較的迅速に（一部は爆発的に）燃焼した。しかし、ブンゼンバーナーを引き戻すと、木の炎はすぐに消えた。もみの木の多数の箇所で実験した場合に、ブンゼンバーナーを引っ込めてもまだ軽い後燃え認められることが確認されたが、これは少し後に終了し、正しい燃焼は観察されなかった。大体において火炎は、約４５秒後に、遅くともブンゼンバーナーを引っ込めた後数分で、消えた。やや炭化した黒い燃え残りが残ったが、木から自然には落ちなかった。

４．例：紙、ボール紙および木毛の混合物に、処方箋１に記載の防燃剤の霧が吹き付けられて、通常の室温で乾燥された。次に、マッチまたはライターでこの混合物を燃焼させることが試みられた。これは成功しなかった。木毛はいぶり、火は消え、ここでも著しい冷却効果が確認された。

５．例：木綿と人造繊維からなる織物に、処方箋１に示す防燃剤の霧がスプレイされた。その後十分に乾燥されたので、織物は再び防燃剤の塗布前のように乾燥した手触りであった。織物にブンゼンバーナーで点火することが試みられた。極めて長い時間の後に、軽い過熱が認められた。織物は黒くなって、熱作用を受けて崩壊した。
ベンジンを織物に塗布して点火した場合に、すぐに火がついて、燃焼はベンジンが燃え尽きるまで続いた。織物自体は、炎では焦げなかった。ここでもベンジンの燃焼が消えた後に、織物をすぐにつまむことができた。

改良するために、本発明に基づく防燃剤にさらに、髪の毛の艶出しに使用されるような、艶だし、特にシリコンを添加することができる。それによって防燃層が輝く。

Claims (11)

1. 対象、特に、たとえば木材のような、セルロースを含む対象上に、５０重量パーセントより多い水を有するリン酸塩と湿潤剤の水溶液の形状で塗布するための防燃剤。
2. 水溶液がさらに、好ましくはリン酸塩の割合に関して０．１から５重量パーセントの、泡阻害物質を有していることを特徴とする請求項１に記載の防燃剤。
3. 水溶液内に、リン酸塩の割合に関して０．０１から１パーセントの重量割合の湿潤剤が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の防燃剤。
4. リン酸塩の割合は、５と３８重量パーセントの間、好ましくは１０と２２重量パーセントの間、特に約１６重量パーセントであることを特徴とする請求項１に記載の防燃剤。
5. リン酸塩は、金属リン酸塩、リン酸アンモニウムおよび／またはリン酸アミンであることを特徴とする請求項１に記載の防燃剤。
6. 湿潤剤は、陽イオンまたは陰イオンの界面活性剤および／または硫酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１に記載の防燃剤。
7. 泡阻害物質は、シリコン泡阻害物質および／またはステアリン酸塩であることを特徴とする請求項２に記載の防燃剤。
8. すでに燃えている対象上に消火用水として塗布するために使用する請求項１に記載の防燃剤。
9. 燃焼可能な対象上に塗布するために使用する請求項１に記載の防燃剤。
10. リン酸塩が、オルトリン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、亜リン酸または亜フォスフィン酸から導出されていることを特徴とする請求項１に記載の防燃剤。
11. 燐酸塩として、リン酸ジアンモニウム、リン酸水素ジアンモニウム、リン酸グァニジン、リン酸ジメラミン、リン酸ホウ素、リン酸ジナトリウム、ヒドロキシリン酸銅またはこれらリン酸塩の任意の組合せが使用されることを特徴とする請求項１に記載の防燃剤。