НЕТОКСИЧНЫЙ ОГНЕГАСЯЩИЙ СОСТАВ Российский патент 1997 года по МПК A62D1/08 

Данное изобретение относится к нетоксичному огнегасящему составу. В частности, настоящее изобретение относится к огнегасящему составу, который гасит огонь, не вырабатывая токсичных газов или соединений.

Настоящее изобретение относится к новому огнегасящему составу, который получен из группы соединений, действующих вместе по гашению огня, и не вырабатывая при этом токсичных газов. Химические добавки использованы в огнегасящем составе для нейтрализации посредством быстрой химической реакции, токсичных продуктов горения, которые вырабатываются огнегасящими составами, входящими в композицию. Эти огнегасящие составы, используемые сами по себе, были отменены (запрещены) авторитетными уполномоченными властями из-за того, что при химическом разложении они превращаются в токсичные продукты при повышенных температурах или являются загрязнителями окружающей среды. Нейтрализующие добавки, которые используются в составе по изобретению, признаны пищевыми добавками.

Изобретение относится к нетоксичному огнегасящему составу, содержащему в сочетании:
a) фторхлоруглерод, выбранный из группы, состоящей из трихлорфторметана,
1,1-дихлор-2,2,2-трифторэтана,
1,2-дихлор-2,2-дифторэтана,
b) фторхлоруглерод или фторуглерод, выбранный из группы, состоящей из
дифтордихлорметана,
1,2-дихлортетрафторэтана,
хлордифторметана,
1-хлор-1,2,2,2-тетрафторэтана,
пентафторэтана,
1,2,2,2-тетрафторэтана, и
c) вещество, выбранное из группы терпенов, включающий, цитраль, цитронелаль, цитронелол, лимонен, дипентен, ментол, терпинен, терпинолен, сильвестрен, сабинен, ментадиен, цингиберен, сцимен, мирцен, α -пинен, b -цинен, терпентин, камфора, фитол, витамин A, абиетиновая кислота, сквален, ланостерол, сапонин, олеанолиновая кислота, ликопин, b -каротин, лютеин, a -терпинеол и р-цимол, и ненасыщенные масла; олеиновая кислоты, линолевая кислота, линоленовая кислота, элеостеариновая кислота, линкановая кислота, рацинолевая кислота, пальмитолевая кислота, петроселиновая кислота, вакценовая кислота и эруковая кислота.

Критерии создания, установленные для эффективных огнегасящих составов, диктуют определенные ограничения в отношении композиции огнегасящих составов.

1) Фторхлоруглерод, указанный в перечне a), должен составлять от 50 до 98% вес. общего веса огнегасыщего состава.

2) Терпены и ненасыщенные масла, указанные в перечне c), должны составлять более чем 2% но менее чем 10% вес. общего веса огнегасящего состава.

3) Фторхлоруглерод, указанный в перечне b), должен составлять не более 48% вес. общего веса огнегасщего состава.

Конкретный процентный состав, выбранный в пределах указанных ограничений в отношении соединения и композиции, определяется в зависимости от техники применения, цены материала и воздействия на окружающую среду.

Конкретный нетоксичный огнегасящий состав, пригодный для ручных устройств, имеет формулу
65% трихлорфторметана, или 1,1-дихлор-2,2,2-трифторэтана, или 1,2-дихлор-2,2-дифторэтана,
15% дихлордифторметана,
15% 1,2-дихлортетрафторэтана,
5% дипентена.

Другой конкретный нетоксичный огнегасящий состав имеет формулу:
90% трихлорфторметана, или 1,1-дихлор-2,2,2-трифторэтана, или 1,2-дихлор-2,2-дифторэтана,
10% линолевая кислота.

Подробное описание конкретных вариантов осуществления изобретения:
Фторхлоруглероды, используемые в качестве испаряющих охлаждающих жидкостей, имеют очень маленькое отрицательное воздействие на озоновый слой окружающей среды по отношению к применяемым огнегасящим составам халонам, содержащим бром, (Халон 1211 и 1301).

Многие фторхлоруглероды проявляют значительные огнегасящие способности по отношению к дереву, углеводороду и электропожарам. Они обладают очень низкой токсичностью за исключением ситуации, когда они разлагаются термически при повышенных температурах. Фторхлоруглероды, однако, проявили свою способность разлагаться в огне с выделением опасных концентраций, в первую очередь, хлористого водорода и во вторую очередь фторида водорода, хлора и фтора.

Мы обнаружили, что проблема летучих фторхлоруглеродов, вырабатывающих опасные соединения при воспламенении, может быть решена путем растворения малого процентного количества либо терпенов, либо ненасыщенных масел в фторуглеродной огнегасящей смеси. Не желая связывать этот механизм с какой-либо конкретной теорией, мы полагаем, что химически активные двойные связи, содержащиеся в терпене или ненасыщенном масле, быстро нейтрализуют ожидаемые токсичные газы путем безопасного химического связывания. Мы провели лабораторные исследования (опыты) по гашению огня с использованием нейтрализующих фторхлоруглеродных смесей и показали, что выбранные терпены и ненасыщенные растительные масла разительно снижают концентрации ожидаемых токсичных галидов водорода и галогенов до уровней, составляющих менее 1/10 общепринятого уровня "мгновенной опасности для жизни и здоровья (JDLN)". Выделенные карбонильные галиды составляли менее, чем одну часть на миллион, что является ожидаемым уровнем в присутствии водяного пара, получаемого при обычном пожаре.

Мы определили три фторхлоруглерода, которые являются в настоящее время коммерчески доступными и которые используются для тушения огня. Одним из них является трихлорфторметан, который при обычных условиях кипит при 24^o Он имеет медленное огнетушащее воздействие на огонь по сравнению с другими фторхлоруглеродами, но большой охват (распространение). Охватом является расстояние, которое может охватывать огнегасящий состав при введении в огонь без потери огнегасящей эффективности. Другим фторхлоруглеродом является 1,2-дихлортетрафторэтан, который при обычных условиях кипит при 4^oC, имеет хорошее огнегасящее воздействие, но маленький охват по сравнению с трифторхлорметаном. Третьим веществом является дихлордифторметан, который при обычных условиях кипит при -30^oC, имеет хорошие огнегасящие свойства, а также диспергирующее воздействие на образец огнегасящего эффекта.

Мы неожиданно обнаружили, что образец огнегасящего эффекта может вызвать пятикратное изменение огнегасящей эффективности. Мы разработали огнегасящие составы, содержащие фторхлоруглеродные смеси, которые оказывают оптимальное воздействие на широкие границы обычных пожаров. Составы, богатые трихлорфторметаном, предупреждают повторное воспламенение потушенных пожаров.

Мы обнаружили, что два отдельных обезвреживающих вещества, дипентен и линолевая кислота, является особенно эффективными в огнегасящих смесях. Дипентен натуральный продукт, обнаруженный в кожице цитрусовых, является нетоксичным, высоколетучим, растворимым во фторуглеродных смесях, и проявил себя как эффективное вещество для связывания и обезвреживания нежелательных токсичных продуктов горения. Линолевая кислота, которая является основным компонентом в подсолнечном и сафлоровом пищевых маслах, является нетоксичным веществом, растворимым во фторхлоруглеродных смесях, которые интересны с точки зрения изобретения, как огнегасящие составы, и проявили себя в наших опытах в качестве эффективных веществ для связывания и нейтрализации нежелательных токсичных продуктов горения. Однако, в отличие от дипентена, линолевая кислота не является высоколетучей, и мы обнаружили, что остается небольшой остаток после испарения огнегасящего вещества. Хотя она является менее летучей, чем дипентен, однако линолевая кислота имеет то преимущество, что она увеличивает охват огнегасящего вещества до дистанций, имеющих размеры до 100 метров. Из этого мы намерены заключить, что линолевая кислота является наиболее подходящим веществом и для использования в качестве огнегасящего состава для пожаров на улице, тогда как дипентен с его высокой степенью летучести и отсутствия остатков больше подходит для использования в качестве огнегасящего вещества при тушении пожаров в помещении.

Пример 1.

Неэффективные огнегасящие составы.

Были уточнены критерии получения для огнегасящих составов, удовлетворяющих всем условиям. Одним из наиболее простых критериев является тест 1B, в котором 12,5 л N-гептана помещают в котловине площадью 2,5 квадратных футов и позволяют достичь максимальной скорости горения. Огнегасящий состав, который погасит этот 1B-пожар, будет иметь величину 1B, тогда как огнегасящий состав, который погасит пожар от N-гептена в два раза быстрее, будет иметь значение 2B и так далее.

В качестве сравнения с примером 2, следующим ниже, коммерчески доступный огнетушитель, содержащий Халон 1211 и имеющий значение ULC 2B, был использован для тушения полного 1B пожара на улице. Была использована техника пассивной защиты. И мы обнаружили, что эти 2B единицы были недостаточны для гашения 1B пожара, во-первых, из-за техники пассивной защиты, примененной оператором, во-вторых, из-за небольшого ветра со скоростью от 5 до 7 миль в час.

Пример 2.

Приведенные ниже составы огнегасящих композиций, продемонстрировали хорошие свойства для тушения огня без выработки токсичных суб-продуктов горения. Для облегчения определения, состав был определен как NAF INDOOR смесь (товарный знак NAF). Смесь NAF INDOOR имела следующий состав на основе процентного соотношения: 65% фтортрихлорметана, 15% дифтордихлорметана, 15% 1,2-дихлортетрафторэтана, 5% дипентана.

Огнетушащая смесь NAF INDOOR для тушения пожаров в помещении показала себя эффективной при использовании ручного переносного огнетушителя при тушении пожаров, возникших при возгорании дерева и углеводорода, включая N-гептан. Она зарекомендовала себя также эффективной при тушении электрических пожаров. Мы также обнаружили, что смесь NAF INDOOR является эффективной в автоматических спринклерах или автоматических системах затопления. При нормальных температурах четыре ингредиента являются смешиваемыми и химически инертными по отношению друг другу. Они также не корродируют обычные металлические контейнеры.

В обычном опыте 367 мл смеси (532 г) потушили 12,5 л горящего N-гептана за 1,9 с. Этот результат был получен с помощью техники пассивной защиты, обычно используемой неопытными пожарниками. Наступательная техника, допускаемая способом, не потребовалась. Наблюдавшееся выделение газа было минимальным и не загораживало вид пожара, поток огнегасящего вещества или путь отхода.

Подобные результаты (см. пример 3 ниже) были получены для стандартных пожаров на базе дерева и пожаров, потушенных с помощью автоматического устройства затопления и спринклеров.

Эта смесь зарекомендовала себя, как безопасная и непроводящая электрический ток при 150000 В.

Физические свойства смесь NAF INTERIOR
Токсичность составляет 350000 частей на миллион в течение 30 мин 50% летального исхода, наблюдаемая точка кипения 10^oC (50^oФаренгейта) плотность (10^oC) составляет 1,44 г/мл. Скорость испарения 3,4 мг/см²/с. (табл. 1).

Пример 3.

Пожар (огонь) на базе дерева состоял на 10 слоев поленьев сухого дерева размером 2х2х20 дюйма с 5 поленьями в каждом ряду. Эта структура была воспламенена с использованием N-гептана и огонь горел в течение восьми минут для обеспечения того, чтобы он установился и был бы "глубоко посажен". Огнетушителю, который должен был потушить этот огонь, была присвоена оценка 1А, а огнетушители, которые должны были потушить более широкие пожары на основе дерева подобной конструкции, получили более высокие оценки А.

Когда 0,5 кг смеси NAF для внутреннего использования в помещениях было применено с трех сторон и сверху конструкции пожара с оценкой 1А, огонь был потушен менее чем за пять секунд.

Пример 4.

Нижеследующие огнегасящие составы продемонстрировали хорошие огнетушащие свойства без выработки токсичных продуктов горения. Для облегчения определения смесь была определена как NAF EXTERIOR смесь.

Смесь NAF EXTERIOR имела следующий состав в процентном соотношении компонентов: 90% фтортрихлорметана; 10% линолевой кислоты.

Эта смесь зарекомендовала себя как эффективная при использовании и тушении больших пожаров вне помещений, когда не может быть использована вода, а сила огня требует охвата, находящегося в пределах от 10 до 100 метров. При таких больших расстояниях дифтордихлорметан является нежелательным, поскольку он вызывает большое разбрызгивание потока эффлюента, за счет чего уменьшает огнетушащую способность. В таких случаях дополнительная линолевая кислота является желательной для предотвращения излишнего разбрызгивания потока смеси.

Примерно 200 л струи топлива было впрыснуто в котлован горящей отмели размером 50 на 100 футов, который частично был заполнен дождевой водой. Струя топлива была воспламенена, и огонь достиг своей максимальной скорости. Вертолет, пролетающий на высоте примерно 50 м, с подветренной стороны огня, вылил 400 л NAF OUTDOOR смеси, которая разбрызгивалась по мере падения так, что покрыла почти всю подветренную кромку горящего котлована. Наблюдалось туманное облако пара при тушении огня локально, при перелете через указанный очаг огня. Через десять секунд, отдельные оставшиеся языки пламени, разбросанные вдоль поветренной кромки горящего котлована, были потушены с использованием единичного ручного огнетушителя, содержащего два килограмма смеси NAF OUTDOOR. Была замерена сила ветра, которая составила от пяти до 10 узлов. Попытки вновь воспламенить неогоревшее топливо, оставшееся в котловане, не достигли успеха в течение нескольких минут.

Опыты, проведенные в масштабе опытного образца перед описанием выше экспериментом на открытом воздухе, продемонстрировали, что смесь из пяти частей газолина и одной части NAF OUTDOOR смеси, не может быть воспламенена с помощью спичек.

Физические свойства NAF EXTERIOR
Токсичность составила 330000 частей на миллион в течение 30 мин с 50% летальных исходом, наблюдаемая точка кипения 27^oC и 81^oФаренгейта, плотность 1,46 г/мл, скорость испарения 1,5 мг/см²/с. (табл. 2).

Альтернативные составы
Две NАF-смеси, как описано здесь, воздействуют на озоновый слой на более низких уровнях, нежели используемые в настоящее время огнегасящие составы Халон. Это показано путем нижеследующего сравнения.

Огнегасящий состав Воздействие на озон
NAF 0,9
BLITZ 0,9
Халон 1211 3,0
Халон 1301 10,0
Тем не менее, NAF-составы могут быть составлены так, чтобы уменьшить воздействие на озоновый слой до уровня менее чем 0,05, путем замещения соответствующими фторхлороуглеродами тех, что перечислены а примера 2, 3 и 4. (табл. 3).

Таким образом, два состава, представленных выше, являются строго предпочтительными по своей доступности и экономическим причинам. Также дипентен и линолевая кислота являются предпочтительными нейтрализующими веществами. Однако перечень приемлемых заместителей для этих двух веществ представлен ниже. Он включает практически все терпены, обычно выделенные из растительного материала с помощью перегонки с водяным паром. Он также включает большую часть ненасыщенных жиров и масел, выделяемых обычно из натуральных источников.

Терпены: цитраль, цитронелал, цитронелол, лимонен, дипентен, ментол, терпинен, терпинолен, сильвестрен, сабинен, ментадиен, цингиберен, оцимен, мирцен, a-пинен, b-пинен, терпентин, камфора, фитол, витамин А, абиетиновая кислота, сквален, ланостерол, сапонин, олеанолиновая кислота, ликопин, b-каротин, лютеин, a терпинеол, p цимол.

Ненасыщенные масла: олеиновая кислота, линолевая кислота, линоленовая кислота, элеостеариновая кислота, линкановая кислота, рицинолевая кислота, пальмитолевая кислота, петроселиновая кислота, вакценовая кислота, эруковая кислота.

Ясно, что возможные изменения по составу основных композиций NAF огнегасящих составов являются многочисленными. Тем не менее все эффективные изменения должны обычно отвечать основным принципам, отмеченным согласно изобретению. Для получения эффективного огнетушения составленная композиция должна отвечать следующим критериям:
(1) Нейтрализующие добавки: дипентен, линолевая кислота или перечисленные выше заместители должны быть представлены в концентрациях, равных по крайней мере примерно 2% вес. общего состава, с целью достичь химической нейтрализации фторхлоруглерода. С другой стороны, эти добавки не могут превышать примерно 10% веса всей композиции без снижения огнетушашей способности результирующей смеси.

(2) Использование в смеси высококипиящих фторхлоруглеродов, таких как трихлорфторметан, 1,2-дихлор-2,2-дифторэтан и/или 1,1-дихлор-2,2,2-трифторэтан, отдельно или в сочетании, должно превышать примерно 50% вес. результирующей смеси. Использование высококипящих компонентов при этих уровнях предупреждает обратный удар пламени.

(3) Использование низкокипящих фторхлоруглеродов или фторуглеродов, таких как дихлордифторметан, 1,2-дихлортетрафторэтан, 1-хлор-1,2,2,2-тетрафторэтан, 1,2,2,2-тетрафторэтан, хлордифторметан, и/или пентафторэтан, отдельно или в сочетании не должно превышать примерно 48% веса результирующей смеси. Низкокипящие компоненты вызывают большую дисперсию и быстрое действие огнегасящего состава в малых пределах для ручных устройств, но недостатком является уменьшенный охват.

Как будет ясно для специалистов в данной области техники в свете описания, в практике возможны многочисленные изменения и преобразования данного изобретения, без выхода за рамки и его объем. Соответственно, объем изобретения определяется в соответствии с веществом, описанным в пунктах формулы.

Изобретение относится к нетоксичному огнегасящему составу. В частности, указанное изобретение относится к огнегасящему составу, который тушит огонь без выработки токсичных газов или соединений. Нетоксичный огнегасящий состав, содержащий в сочетании: a) фторхлоруглерод, выбранный из группы, состоящей из трихлорфторметана, 1,1-дихлор-2,2,2-трифторэтана, 1,2-дихлор-2,2-дифторэтана или их смеси и c) вещества, выбранного из группы, состоящей из терпенов: цитраля, цитронелала, цитронелола, лимонена, дипентена, ментола, терпинена, терпинолена, сильвестрена, сабинена, ментадиена, цингиберена, оцимена, мирцена, α -пинена, b -пинена, терпентина, камформы, фитола, витамина A, абиетиновой кислоты, сквалена, ланостерола, сапонина, олеанолиновой кислоты, ликопена, b -каротина, лютенина, a -терпинеола, p-цимола, а также ненасыщенных масел: олеиновой кислоты, линолевой кислоты, линоленовой кислоты, элеостеариновой кислоты, линкановой кислоты, рицинолевой кислоты, пальмитолевой кислоты, петроселиновой кислоты, вакценовой кислоты и эруковой кислоты или их смеси. Состав может содержать дополнительно фторхлоруглерод или фторуглерод, выбранный из группы состоящей из дихлорфторметана, 1,2-дихлортетрафторэтана, хлордифторметана, 1-хлор-1,2,2,2-тетрафторэтана, пентафторэтана, 1,2,2,2-тетрафторэтана или их смеси. 11 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Нетоксичный огнегасящий состав, отличающийся тем, что содержит: а) фторхлоруглерод, выбранный из группы, состоящей из трихлорфторметана, 1,1-дихлор-2,2,2-трифторэтана, 1,2-дихлор-2,2-дифторэтана или их смеси; с) вещество, выбранное из группы, состоящей из терпенов: цитраля, цитронелаля, цитронелола, лимонена, дипентена, ментола, терпинена, терпинолена, сильвестрена, сабинена, ментадиена, цингиберена, оцимена, мирцена, α-пинена, b- пинена, терпентина, камфоры, фитола, витамина А, абиетиновой кислоты, сквалена, ланостерола, сапонина, олеанолиновой кислоты, ликопена, b-каротина, лютеина, a-терпинеола и п-цимола, и ненасыщенных масел: олеиновой кислоты, линолевой кислоты, линоленовой кислоты, элеостеариновой кислоты, линкановой кислоты, рицинолевой кислоты, пальмитолевой кислоты, петроселиновой кислоты, вакценовой кислоты и эруковой кислоты или их смеси. 2. Состав по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит в) фторхлоруглерод или фторуглерод, выбранный из группы, состоящей из дихлордифторметана, 1,2-дихлортетрафторэтана, хлордифторэтана, 1-хлор-1,2,2,2-тетрафторэтана, пентафторэтана, 1,2,2,2-тетрафторэтана или их смеси. 3. Состав по п.2, отличающийся тем, что содержит соединение группы а) в количестве более чем 50 мас. от общего массы состава, соединение группы в) не более чем 48 мас. от общей массы состава, терпен и/или ненасыщенное масло группы с) в количестве более чем 2 мас. но менее чем 10 мас. от общей массы состава. 4. Состав по п.2, отличающийся тем, что содержит 65% трихлорфторметана, 15% дихлордифторметана, 15% 1,2-дихлортетрафторэтана, 5% дипентена от общей массы состава. 5. Состав по п.1, отличающийся тем, что содержит 90% трихлорфторметана, 10% линолевой кислоты от общей массы состава. 6. Состав по п.2, отличающийся тем, что содержит трихлорфторметан, фторхлоруглерод, выбранный из группы, состоящей из дихлордифторметана, 1,2-дихлортетрафтор этана, вещество, выбранное из группы, состоящей из дипентена и линолевой кислоты. 7. Состав по п.3, отличающийся тем, что соединение группы в) составляет по крайней мере 2 мас. и менее чем 10 мас. от общей массы состава. 8. Состав по п.2, отличающийся тем, что фторхлоруглерод группы в) присутствует индивидуально или в сочетании в количестве не менее чем 40 мас. от общей массы состава. 9. Состав по п.2, отличающийся тем, что содержит 65% 1,1-дихлор-2,2,2- трифторэтана, 15% дифторхлорметана, 15% 1,2-дихлортетрафтор этана, 5% дипентена от общей массы состава. 10. Состав по п.2, отличающийся тем, что содержит 65% 1,2-дихлор-2,2-дифторэтана, 15% дифтордихлорметана, 15% 1,2-дихлортетрафторэтана, 5% дипентена от общей массы состава. 11. Состав по п. 1, отличающийся тем, что содержит 90% 1,1-дихлор-2,2,2-трифторэтана, 10% линолевой кислоты от общей массы состава. 12. Состав по п.1, отличающийся тем, что содержит 90% 1,2-дихлор-2,2-дифторэтана, 10% линолевой кислоты от общей массы состава.