DE69719039T2

DE69719039T2 - Verfahren und mittel zur feuerlöschung

Info

Publication number: DE69719039T2
Application number: DE69719039T
Authority: DE
Inventors: George N. Valkanas
Original assignee: INNOVAL MAN Ltd
Current assignee: INNOVAL MAN Ltd
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 2003-06-26
Anticipated expiration: 2017-07-16
Also published as: CN1225592A; EP0925092A1; YU2699A; GR1002790B; DE69719039D1; AU732008B2; AU3354497A; EA199900149A1; CA2261154A1; EA001490B1; US6209655B1; WO1998003228A1; EP0925092B1; TR199900133T2

Description

Die am weitesten verbreiteten Katastrophen, die unsere Umwelt weltweit schädigen und das Leben in Angst und Schrecken versetzen, sind heute die Waldbrände, die jedes Jahr im Sommer auftreten und durch welche immer mehr Grünflächen zerstört werden und Leben in Gefahr gerät. Wegen der Zerstörung von Wäldern und Leben kommt es zu ökologischen Schäden.
Ausgedehnte Brände führen auch dazu, dass der Mensch die bergigen Gebiete verlässt, um in der Ebene und in großen Städten zu leben, was wiederum zu ansteigendem Wasserverbrauch und in der Folge zu biologischen Schäden und zur Veränderung des Wasserhaushalts führt, wodurch sich unter Umständen das Antlitz unseres Planeten verändert. Diese Veränderungen im Lebensraum haben dazu geführt, dass die großen Berggebiete verlassen wurden, welche weitgehend den Wasserhaushalt und die biologische Entwicklung auf der Erde steuern.
Es besteht die Notwendigkeit, zum Überleben die Brandbekämpfung zu verbessern, bei welcher der Mensch trotz des Einsatzes aller zum Löschen mit Wasser verfügbaren Transportfahrzeuge, nämlich Flugzeuge, Hubschrauber, Schiffe und Tanklastwagen, recht schwach ist. Das zur Brandbekämpfung verwendete Material ist Wasser und Kohlendioxid, das mit Hilfe aller vorgenannten Transport- und Anlieferungsmittel aufgebracht wird, wobei diese zwar laufend verbessert werden, aber nicht den Erfolg bringen, um mit der steigenden Brandgefahr fertig zu werden.
Mittlerweile wurde wissenschaftlich nachgewiesen, dass das Ausbringen VOfl kleinen Mengen Wasser an den Rändern der Brandgebiete ein Erfolg versprechender Ansatz zur Brandbekämpfung sein könnte.
In der Europäischen Patentschrift EP 0 199 897 A1 wird der Einsatz einer wässrigen Suspension hydratisierten "Superabsorbers" zum Löschen von Bränden beschrieben, wobei diese "Superabsorber" aus mäßig vernetzten, in Wasser unlöslichen polaren Makromolekülen aus Acrylsäurederivaten wie zum Beispiel polyanionischen Kopolymerisaten der Acrylsäure bestehen und die Vernetzungsmittel zumindest bifunktionale Olefin-Monomere wie zum Beispiel Methylen-bis-Acrylamid, Divinylbenzol, Trisallyl-Cyanurat, Trisallyl-Phosphat usw. sind.
In der europäischen Patentschrift 0 649 669 Al wird ein Feuerlöschmittel beschrieben, das als solches in trockener Form oder als Zusatz zu Wasser verwendet werden soll, welches neben Substanzen mit vergrößerter Oberfläche wie zum Beispiel Siliziumdioxid auch "Superabsorber" enthält, die man durch Polymerisieren von Acrylamid und/oder Acrylsäure und/oder einem Salz derselben in Anwesenheit von Bisacrylamid-Essigsäure, Trimethylol-Propan-Triacrylat und/oder Tetraallyloxyethan erhält.
Es wurde nun festgestellt, dass sich Brände durch den Einsatz von Wasser löschen lassen, das 1 bis 3% eines Produkts mit Makronetzstruktur enthält, welches man folgendermaßen erhalten kann:
- Behandeln von 100 kg aufbereiteten Polystyrols in 300 l 1,2-Dichlorethylen mit 1 kg Dibenzyl-X-dichlorodibenzyl-Chlorid in Anwesenheit von 40 ml konzentrierter Schwefelsäure bei 40ºC, (b) Zerkleinern des Produkts und Suspendieren desselben in 300 l 1,2- Dichlorethylen und c) Sulfonieren des Produkts mit Chlorsulfonsäure (2, 2 M/M Benzolringe) bei 68ºC; oder
- Auflösen von 100 kg Polystyrol in 300 l 1,2-Dichlorethylen, b) Zusetzen von 15% (bezogen auf das Volumen des Lösungsmittels) Essigsäure und c) Sulfonieren mit Chlorsulfonsäure (2,2 M/M Benzolringe, als 20%-ige Lösung in 1,2-Dichlorethan) bei 68ºC; oder
- Auflösen von 10 kg eines Kopolymers aus Acrylnitril und Styrol (40 : 60) in 30 l 1,2- Dichlorethylen, das 18% Essigsäure enthält, und b) Sulfonieren mit Chlorsulfonsäure (2, 2 M/M Benzolringe); oder
- Behandeln von 10 kg von vollständig hydriertem Styrol-Butadien-Gummi in 30 l 1,2- Dichlorethylen mit 100 g Dibenzyl-X-Dichlordibenzyl-Chlorid in Anwesenheit von 4 ml konzentrierter Schwefelsäure bei 40ºC,
- Zerkleinern des Produkts und Suspendieren desselben in 30 l 1,2-Dichlorethylen, und c) Sulfonieren desselben mit rauchender Schwefelsäure (60% SO&sub3;, 3 M/M Benzolringe) bei 10ºC.
Diese Produkte besitzen die Fähigkeit zur Wasseraufnahme in einer Menge, die bis zum Dreihundertfachen ihres Gewichts betragen kann, wobei das Wasser in den Molekülen gehalten und damit sehr stark gebunden wird. Es bedarf erheblicher Stärke, die zum Entfernen des Wassers aufgewendet werden muss.
Außerdem lassen sich diese Produkte in reiner Form oder, je nach Bedarf, mit ausgewählten Zusatzstoffen leicht in Wasser suspendieren. Die Produkte können zur Verbesserung zugesetzt werden, wobei es sich hier um Reinigungsmittel, Emulgatoren, Klebstoffe, nicht brennbare Produkte wie Karbonate, Sulfate, Silikate, usw. handelt, so dass sich der Einsatzbereich dieser Produkte deutlich vergrößern lässt.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich zum Löschen von Bränden in Wäldern, Anbaugebieten, in Städten, in Industrie- und Gewerbebetrieben oder auch in Transportfahrzeugen einsetzen. Die Feuerlöschprodukte können mit Flugzeugen, Hubschraubern, mit Tankfahrzeugen oder mit gepumptem Wasser transportiert werden.
Die Produkte mit Polymeren mit Makronetzstruktur, die innerhalb der Moleküle bis zum Dreihundertfachen Wasser aufnehmen können, werden auf die Ränder der Brandstellen gerichtet, wo sie verbrennen und dabei viel Wasser freisetzen, um den Brand direkt und über eine breite Front zu bekämpfen. Das Ergebnis wurde in ausgedehnten praktischen Einsätzen nachgewiesen, wobei sehr gute Resultate hinsichtlich der Einsatzgeschwindigkeit, der Schwierigkeit der Brandbekämpfung und eines ausgedehnten Wirkungsbereichs erzielt wurden. Nachstehend werden einige dieser Ergebnisse in verschiedenen Einsatzbereichen beschrieben.
a) Zur Brandbekämpfung vorgesehenes Wasser enthält 2% Polymermaterial und 1% Kalziumkarbonat in Pulverform, sowie 0,5% Reinigungsmittel. Dies wurde zur Bekämpfung von Bränden eingesetzt, die sich in Holz ausbreiteten. Dabei wurde ein sehr rasches Erlöschen des Brandes beobachtet, ein neuer Brand konnte sich 120 Minuten lang nicht entwickeln.
b) Zur Brandbekämpfung vorgesehenes Wasser, das 1% Polymermaterial und 1% Kalziumkarbonat in Pulverform enthielt, wurde zur Bekämpfung von Bränden eingesetzt, die sich in einem Wald entwickelten. Der Brand erlosch in sehr kurzer Zeit, und das Gebiet, in dem Wasser abgeworfen wurde, behielt seine Fähigkeit Feuer zu fangen nicht.
c) Wasser, das in Emulsion 2% Polymermaterial, 0,1% Reinigungsmittel und 1% Stärke enthielt, um die Stabilität der Emulsion zu gewährleisten. Dieses Wasser wurde zur Bekämpfung von Bränden eingesetzt, die in Autoreifen entstanden. Der Brand erlosch rasch und es konnte sich in diesen Reifen kein neuer Brand entwickeln.
d) Nach diesen erfolgreichen Versuchen wurde die Feuerbekämpfung vom Flugzeug aus demonstriert. Dabei wurde Wasser, das 1 Gew.-% Polymermaterial enthielt, auf den Brand abgeworfen, woraufhin man das sehr eindrucksvolle Ergebnis beobachten konnte, dass der Brand über eine große Fläche rasch erlosch und dass sich in dem Wald, über dem die Lösung abgeworfen worden war, kein neuer Brand wirksam entwickeln konnte.
Die Originalität und die Bedeutung unserer Erfindung, die sich mit einem Problem des Überlebens auf unserem Planeten befasst, liegen auf der Hand. Sie birgt ein hohes Potential im Umgang mit Bränden. Sie bietet als erste die Möglichkeit, die Brände in städtischen Gebieten, außerhalb von Städten, in Wäldern, in Anbaugebieten und überall im täglichen Leben wirksam zu bekämpfen.
In den nachfolgenden Beispielen 1 bis 4 wird die Vorbereitung der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Produkte mit Makronetzstruktur dargestellt, und Beispiel 5 stellt das Ansetzen von Formulierungen für die Brandbekämpfung dar, in denen die Produkte mit Makronetzstruktur enthalten sind.

BEISPIEL 1

100 kg aufbereitetes Polystyrol werden in 300 Litern eines Lösungsmittels mit 1,2-Dichlorethylen verdünnt, und dieser Lösung wird 1 kg Dibenzyl-X-dichlordibenzyl-Chlorid als Vernetzungsmittel zugesetzt.
Die sich dabei ergebende Lösung wird auf 40ºC erwärmt und anschließend werden 40 ml konzentrierter Schwefelsäure zugesetzt. Nach fünfminütigem Rühren hatte sich die Vernetzung ausgebildet, und wenn das Gemisch nicht mehr gerührt werden kann, wird das Produkt herausgenommen, in einer Maschine zerkleinert und danach in 300 Litern Lösungsmittel suspendiert. In die sich dabei ergebende Suspension bei 68ºC wird Chlorsulfonsäure (2, 2 MIM Benzolringe) zugesetzt und die Sulfonierung setzt ein. An die Reaktion zur Sulfonierung schließt sich die Freisetzung von Chlorwasserstoff an. Danach bilden sich allmählich zwei Schichten aus, und zwar eine aus polymerer unlöslicher Masse und die Lösungsmittelschicht; diese Schichten werden dann in einem Abklärgefäß durch Zentrifugieren voneinander getrennt. Die Polymermasse wird mit einer konzentrierten Lösung aus Natriumhydroxid neutralisiert und anschließend in eine Lösung mit 20% Natriumchlorid geleitet, in welcher der größte Teil des Wassers aus der Polymermasse ausgetrieben wird; das zurückbleibende Wasser wird durch Anlegen einer elektrischen Spannung von 20 V an die Masse entfernt, wodurch man die Polymermasse in praktisch wasserfreier Form erhält. Die Polymermasse wird am Ende in einen Reaktor verbracht, wo sie unter Unterdruck bis auf 160ºC erwärmt wird, wodurch sie weich und homogen wird. Schließlich wird sie 6 Stunden lang in entsalztes Wasser verbracht. Die Polymermasse zeigte eine Wasseraufnahmekapazität von 225 sowie eine Festigkeit gegenüber einem Ionenaustausch von 4,94.

BEISPIEL 2

100 kg Polystyrol wurden in 300 Litern Lösungsmittel aufgelöst; um der Bildung von Sulfongruppen entgegenzuwirken, wurde der Lösung Essigsäure in einer Menge von 15%, bezogen auf das Volumen des Lösungsmittels, zugesetzt. Anschließend wurde durch Zusatz von Chlorsulfonsäure 2,2 M/M Benzolringe in Form einer 20%-igen Lösung die Sulfonierung bei 68ºC vorgenommen, woraufhin sich zwei Schichten ausbildeten. Diese wurden durch Abklären voneinander getrennt und dann wurde das Polymerprodukt wie in Beispiel 1 weiterbehandelt. Schließlich erhielt man ein Produkt mit einer Wasseraufnahmekapazität von 350 und einer Festigkeit gegenüber einem Ionenaustausch von 4,96.

BEISPIEL 3

Ein Kopolymer aus Acrylonitril und Styrol im Verhältnis 40 : 60 wurde in einer Menge von 10 kg in 30 Litern eines Lösungsmittels verdünnt, das 18% Essigsäure enthielt; dann wurde der Lösung Chlorsulfonsäure (2,2 M/M Benzolringe) zugesetzt. Nach der Behandlung zur Sulfonierung wird ein glasiges unlösliches Produkt durch Abklären abgetrennt. Es wird wie in Beispiel 1 behandelt und schließlich entsteht ein Produkt mit zwei Ionengruppierungen, und zwar einer Essiggruppe und einer Sulfongruppe. Am Ende zeigte das Produkt eine Wasseraufnahmekapazität von 270.

BEISPIEL 4

Voll hydriertes SBR in einer Menge von 10 kg wurde in 30 Litern eines Lösungsmittels verdünnt und mit dem Mittel Dibenzyl-X-dichlorodibenzyl-Chlorid vernetzt, wobei gemäß Beispiel 1 Schwefelsäure als Katalysator verwendet wurde. Die dicke Masse, die sich nach 20- minütigem Rühren ergab, wurde zerkleinert und in 30 Liter Lösungsmittel gegeben. Anschließend wurde mit rauchender Schwefelsäure (60% SO&sub3;) in einer Menge von 3 MIM Benzolringen bei 10º unter Kühlung sulfoniert. Das Endprodukt, das man nach Reinigung gemäß vorstehender Beschreibung erhielt, besitzt eine Wasseraufnahmekapazität von 103 sowie eine Festigkeit gegenüber einem Ionenaustausch von 4,1.

BEISPIEL 5

Herstellung von Brandlöschprodukten

Produkt A

Für den Einsatz bei Wasserlöschung in ausgedehnten Gebieten.
Hierzu wird ein Produkt nach den Beispielen 1 bis 4 in reiner Form mit Wasser zur Einstellung des Gleichgewichts verwendet.
Das Produkt in der sich ergebenden Qualität wird in einer Menge von 1 bis 3% in Löschwasser geworfen und dann zur Brandbekämpfung eingesetzt, wobei diese Produkte in die Brandränder gerichtet werden.

Produkt B

Das Produkt ist für den persönlichen Einsatz zur Bekämpfung kleiner Brände gedacht. Es wird angeregt, diese Produkte eher in Emulsionen zu verwenden, wie mit der folgenden Formulierung:
Polymerprodukt 2-3%
Reinigungsmittel 0,1%
Stärke oder Petroleum 0,5%.
Damit besser gepumpt werden kann, werden auch anorganische Produkte in Pulverform wie zum Beispiel Kreide, Sulfate, Sand, Silikate wegen ihrer höheren Viskosität zugesetzt.

Produkt C

Zur Bekämpfung von Bränden, die sich in organischen flüchtigen Lösungsmitteln entwickeln, die leicht brennen, sollte konzentriert und rasch gearbeitet werden.
Die Polymerprodukte nach den Beispielen 1 bis 4 werden in höheren Konzentrationen bis zu 10% eingesetzt, soweit dies möglich ist, und an solchen Einrichtungen gepumpt werden.
Anmerkung: Die Polymerprodukte enthalten viel Wasser und somit sollte beim Pumpen derselben kein Druck angewendet werden. Es ist günstiger, sie durch fließendes Wasser oder durch Einsatz von Wasserdruck oder Unterdruck an den Brandort zu bringen.

Claims

1. Verfahren zur Brandbekämpfung unter Verwendung von Wasser, welches 1 bis 3% eines Produkts mit Makronetzstruktur enthält, das sich in folgender Weise erhalten lässt:

- Behandeln von 100 kg aufbereiteten Polystyrols in 300 l 1,2-Dichlorethylen mit 1 kg Dibenzyl-X-dichlorodibenzyl-Chlorid in Anwesenheit von 40 ml konzentrierter Schwefelsäure bei 40ºC, (b) Zerkleinern des Produkts und Suspendieren desselben in 300 l 1,2-Dichlorethylen und c) Sulfonieren des Produkts mit Chlorsulfonsäure (2,2 M/M Benzolringe) bei 68ºC; oder

- Auflösen von 100 kg Polystyrol in 300 l 1,2-Dichlorethylen, b) Zusetzen von 15% (bezogen auf das Volumen des Lösungsmittels) Essigsäure und c) Sulfonieren mit Chlorsulfonsäure (2,2 M/M Benzolringe, als 20%-ige Lösung in 1,2-Dichlorethan) bei 68ºC; oder

- Auflösen von 10 kg eines Kopolymers aus Acrylnitril und Styrol (40 : 60) in 30 l 1,2-Dichlorethylen, das 18% Essigsäure enthält, und b) Sulfonieren mit Chlorsulfonsäure (2, 2 M/M Benzolringe); oder

- Behandeln von 10 kg von vollständig hydriertem Styrol-Butadien-Gummi in 30 l 1,2-Dichlorethylen mit 100 g Dibenzyl-X-Dichlordibenzyl-Chlorid in Anwesenheit von 4 ml konzentrierter Schwefelsäure bei 40ºC,

- Zerkleinern des Produkts und Suspendieren desselben in 30 l 1,2-Dichlorethylen, und c) Sulfonieren desselben mit rauchender Schwefelsäure (60% SO&sub3;, 3 M/M Benzolringe) bei 10ºC;

und, sofern gewünscht, eines oder mehrere Zusatzprodukte zur Unterstützung der Brandlöschung, die aus der Gruppe Reinigungsmittel, Emulgatoren, Klebstoffe, Karbonate, Sulfate oder Silikate gewählt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem Brände in Wäldern, Anbaugebieten, in Stadtgebieten, in Industrieanlagen oder in Transportfahrzeugen gelöscht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Feuerlöschprodukte mit Flugzeugen, Hubschraubern, Tankfahrzeugen oder mit gepumptem Wasser an den Brandort verbracht werden.