NO323306B1 - Brannslukningsmiddel, fremgangsmate til dets fremstilling samt fremgangsmate ved slukking av brann - Google Patents

Abstract

Brannslukningsmateriale og fremgangsmåte til dets, fremstilling omfattende karbonatmateriale som foreligger i finmalt eller krystallisert / utfelt form i en blanding med et vandig bæremedium, fortrinnsvis i form av en homogen dispersjon. Fremgangsmåte ved slukking av brann ved på sprøyting av nevnte brannslukkingsmiddel.

Description

Brannslukningsmateriale samt fremgangsmåte for fremstilling av samme og fremgangsmåte ved slukking av brann.

Foreliggende oppfinnelse angår et brannslukningsmateriale omfattende karbonatmateriale, en fremgangsmåte for å fremstille et slikt

brannslukningsmateriale samt en fremgangsmåte ved slukking av brann, ved bruk av slikt brannslukningsmateriale.

Bakgrunn

Utvikling av et branntilløp til en ukontrollert brann krever at det antente brennbare materialet har tilgang på oksygen eller en annen oksidant slik at oksidasjonsreaksjoner foregår i et ukontrollert omfang. Oksidasjonsreaksjonene avgir varme, denne varmen omformer det antente materialet til ustabile kjemiske komponenter, og disse reagerer igjen med tilgjengelig oksidant i et ustabilt forløp og produserer mer varme inntil tilgangen på oksidant blir den begrensende faktor for brannutviklingen.

Branntilløp kan kontrolleres på følgende tre måter:

1. Reduser tilgangen av oksidant til branntilløpet (Kvelende virkemåte).

2. Reduser varmeutviklingen i brannen ved å tilføre kjemiske komponenter til branntilløpet som ved høy temperatur gjennomgår energikrevende kjemiske reaksjoner eller fysiske omvandlinger (Kjølende virkemåte). 3. Terminer oksidasjonsreaksj onene ved å tilføre kjemiske komponenter som danner stabile kjemiske molekyler ved reaksjon med de ustabile kjemiske komponentene fra brannen (Terminerende virkemåte). Termineringen fører til at den ustabile kjemiske syklusen - Varme => ustabilt materiale => forbrenning => Varme, blir brutt.

Ordinær brannslukking ved bruk av vann er primært av den kjølende type 2: Den fysiske omvandlingen av vann fra væske til damp er energikrevende, og dette reduserer energiutviklingen i brannen. Brannslukking ved hjelp av forskjellige typer skum vil kunne være av type 1 med kvelende virkemåte: Skummet danner en bare delvis gjennomtrengelig fysisk barriere mellom det brennende materialet og den omgiende luftens oksygen som gjør at brannen kveles på grunn av redusert oksygentilførsel gjennom skumlaget. CO2 og vanndamp er andre eksempler på materialer som vil ha en kvelende effekt på en brann. Vanntåke vil ha en kombinasjon av kjølende og kvelende effekt. Pulvere som inneholder natrium bikarbonat eller halider er eksempler på brannslukkende materialer med terminerende effekt.

Oppmalt kalkstein (kalsiumkarbonat) i form av kalksteinsmel er en velkjent sikkerhetsforanstaltning fra kullgruvedrift. Eksplosjonsartede branner vil kunne kveles ved at slikt kalksteinsmel spres i luften. Ved sterk oppvarming vil kalksteinen dekomponere termisk - CaCC>3 => CaO + CO2. Denne spaltningsreaksjonen er energikrevende og virker dermed kjølende. I tillegg vil den CO2 som dannes under spaltningen redusere luftens oksygenkonsentrasjon, og derigjennom oppnås også en kvelende virkemåte..

Karbonatmaterialer er videre kjente brannhemmende midler for overflatebehandling av brennbare materialer.

US patent 5,695,691 er her et eksempel, som beskriver kolloidale partikler av fast stoff fiammehemmere dispergert i vann, organiske væsker eller smeltbare faste stoffer. Patentet omfatter finmalte partikler av stoffer som gir flammehemmende egenskaper til fibere, tekstiler, papir, maling, isolasjon, med mer.

Japansk patent JP2000107319 beskriver et "fire extinguishing chemical" der brannslukkingsmidler av terminerende type bestående av karbon halider eller hydrokarbon halider blandes med alkaliske komponenter, eksempelvis kalsiumkarbonat. Formålet med en slik innblanding er å nøytralisere de skadelige hydrogenhalidene (f. eks. HC1) som oppstår ved bruk av halider som brannslukkingsmiddel..

US Patent 4,560,485 presenterer under tittelen "Fire-fighting powders" pulvere for brannslukking bestående av forskjellige karbonat-bikarbonat blandinger (s.k. sesqui-karbonater). US patentet beskriver bruk av pulvere av sesqui-karbonater av natrium, kalium eller ammonium.

Formål

Det er et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et brannslukkingsmiddel som er effektivt i mange situasjoner der branntilløp er konstatert, ved på en bedre måte enn kjente brannslukkingsmidler å nyttiggjøre seg en kombinasjon av kvelende, kjølende og terminerende virkning.

Det er videre et formål å gjøre dette med enkle midler og under tilveiebringelse av et middel som ikke er kostbart å fremstille, som er enkelt og miljøvennlig og ufarlig å oppbevare og håndtere.

Oppfinnelsen:

Oppfinnelsen består i henhold til et første aspekt av et brannslukkingsmiddel som angitt i patentkrav 1.

Oppfinnelsen består i henhold til et annet aspekt av en fremgangsmåte for å fremstille et brannslukkingsmiddel som angitt i patentkrav 10.

Oppfinnelsen består i henhold til et tredje aspekt av en framgangsmåte for å slukke en brann som angitt i patentkrav 14.

Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav.

Med finmalt partikkelmateriale slik betegnelsen her er brukt, menes at minimum 50 % av partiklene på antall-basis har en største diameter mindre enn 0,5 mm, men fortrinnsvis mindre enn 0,1 mm. Partiklene vil i praksis aldri være helt sfæriske, og betegnelsen "største diameter" refererer således til hver partikkels lengste utstrekning i én dimensjon uansett form. Valg av partikkelstørrelse har blant annet betydning for hvor lett partiklene holder seg suspendert eller dispergert på kort og lang sikt.

Partikler med ønsket størrelse vil typisk være oppmalte partikler, men kan også være utfelte, krystalliserte partikler. Blandingen vil gjerne foreligge i form av en homogen dispersjon eller suspensjon, hvilket i mange sammenhenger utgjør en foretrukket utførelsesform. Blandingen kan imidlertid også ha reologisk egenskaper som innebærer at den inntar form av en gel når den ikke blir utsatt for omrøring (skjærkrefter), men igjen får form av en lettflytende dispersjon når den omrøres. På denne måten sikres det at partiklene ikke feller ut, men forblir fordelt i blandingen under lagring.

Karbonatmaterialet kan eksempelvis stamme fra kalkstein, marmor, skjellsand eller korall-algesedimenter (hovedskalig kalsiumkarbonat), dolomitt (kombinasjon av kalsiumkarbonat og magnesiumkarbonat), eller fra avleiringer av sodamaterialer (natriumkarbonat og / eller natriumbikarbonat).

Karbonatmaterialet er enten så finmalt eller mikronisert at bunnfelling kan unngås uten omrøring, eller omrøring benyttes som alternativ metode for å holde karbonatene dispergert under lagring og transport. Overflateaktive stoffer (dispergeringsmidler) kan være tilsatt dispersjonen slik at bunnfelling unngås, eller slik at skumming kan oppnås, eller slik at dispersjonen får en gelstruktur. Biocider kan være tilsatt slik at biologisk stabilitet over tid opprettholdes. Varmebestandige fibere kan være tilsatt dispersjonen for øke dens mekaniske styrke når dispersjonen størkner / tørker inn.

I henhold til oppfinnelsens andre aspekt fremstilles et brannslukkingsmateriale ved å male opp karbonatinneholdende materiale til finmalte partikler med en antallsgjennomsnittlig største diameter som er mindre enn eller lik 0,5 mm, fortrinnsvis mindre enn eller lik 0,1 mm. De findelte partikler av karbonatmateriale blir suspendert eller dispergert i vann eller i en vandig løsning. Vannet kan være ferskvann eller saltvann, herunder sjøvann.. Iden utstrekning vannet inneholder andre komponenter, så som dispergeringsmidler, brannhemmende fibere eller andre aktive eller passive komponenter, kan disse være til stede i vannet før karbonatmaterialet blir tilsatt vannet, de kan tilsettes vannet samtidig med karbonatmaterialet eller bli tilsatt vannet etter at karbonatmaterialet er blitt tilsatt og fordelt i vannet. Med passive komponenter menes i denne sammenheng komponenter som ikke har noen virkning på dispersjonens evne til å slukke brann.

Når det i denne beskrivelse refereres til lav viskositet, innebærer dette en viskositet som er tilstrekkelig lav til at vanlig pumpe- og sprøyteutstyr for brannslukkingsformål kan benyttes for å sprøyte dispersjonen på et branntilløp.

Oppfinnelsens tredje aspekt er en fremgangsmåte for slukking av brann, idet de kjennetegnende trekk er analoge til oppfinnelsens første aspekt, nemlig at det som brannslukkingsmiddel blir benyttet

Ved påsprøytning av et brannslukkingsmiddel ifølge foreliggende oppfinnelse vil følgende effekter oppnås: Vanninnholdet i dispersjonen eller blandingen vil raskt reduseres ved at vannet delvis fordamper. Derved oppnås en initiell kjølende effekt.

Når en tilstrekkelig mengde av vannet fordamper, vil dispersjonen eller blandingen forvandles til et påsprøytet sjikt av fast karbonatmateriale, og dette sjiktet vil fungere som en barriere i forhold til oksygentransporten fra omgiende luft og inn til det oversprøytede brennbare materialet. Dette innebærer en viss kvelende effekt.

Ved tilstrekkelig oppvarming av det påsprøytede sjiktet fra brannen vil karbonatene dekomponere og avgi CO2. Dette vil gi både en kjølende effekt ved at den kjemiske dekomponeringen krever energi, og det vil gi en kvelende effekt ved at den CO2 som avgis under dekomponeringen fortrenger luftens oksygen.

Brannslukkingsmiddelet ifølge foreliggende oppfinnelse kan i en av flere mulige utførelser tilføres brannen på samme måte som vann - ved tradisjonelle pumper og brannslanger. I forhold til tradisjonell brannslokking vil en gitt mengde brannslokkemiddel gi samme brannslokkende effekt som en vesentlig større mengde vann uten karbonattilsetning. Forsøk har vist at dispersjonen har en umiddelbar brannslokkende effekt på så vel brennende bildekk som husbranner og bål av blandede materialer.

Alternative tilførselsmåter av karbonat-dispersjonen inkluderer, uten at tilførselsmåter som ikke er nevnt her ekskluderes, tilførsel som forstøvet dispersjon, tilførsel som gel, tilførsel som skum og tilførsel som ifber-anriket dispersjon. Når karbonat-dispersjonen tilføres som forstøvet dispersjon, tilføres den i flytende form gjennom en forstøvningsdyse. Når den tilføres som gel, skum eller med fiberanrikning, tilføres den med tilsats av geldannere, skumdannere eller fibersuspensjoner, enten tilsatt direkte i dispersjonen på forhånd, eller som en andre komponent til dispersjonen under tilsats slik at tilsatsen utgjør en tokomponent blanding.

For at dispersjonen skal kunne tilføres uten problemer med sedimentering av partikler benyttes enten finmalt karbonat med tilstrekkelig liten partikkelstørrelse til at sedimentering unngås uten omrøring, eller lagring og transport foregår med utstyr som sørger for sedimenteringshemmende omrøring. Høy partikkeloverflate virker positivt inn på brannslukkingsmiddelets reaktivitet, så i tillegg til partiklenes diameter vil deres porøsitet ha innvirkning på deres effektivitet. Dette betyr at større agglomerater av mindre partikler, som eksempelvis vil kunne dannes under krystallisasjon / utfelling av syntetiske karbonater, slik at de får store indre overflater, kan være like velegnede som nedmalte partikler.

For at dispersjonen ikke skal sedimentere under lagring og transport når transport- og lagrings-utstyr uten omrøring benyttes, kan den tilsettes overflateaktive dispergeringsmidler. Eksempler på slike dispergeringsmidler, uten at andre dispergeringsmidler dermed er ekskludert, kan være derivater av akrylsyre eller komponenter av de typer som er beskrevet og patentbeskyttet i US Patent 5,076,846.

For å unngå biologisk nedbrytning av dispersjonen under lagring og transport kan den tilsettes biocider.

Karbonatenes renhet er ikke kritisk for den anvendelse som beskrives i dette patentet. Normale forurensninger i karbonatene vil kunne være grafitt, silikater, mineraloksider eller andre mineraler, samt rester av organiske eller uorganiske kjemikalier fra industrielle bearbeidingsprosesser.

Aktuelle eksempler på anvendelser, uten at andre brannslukkingsanvendelser dermed ekskluderes, er tunnelbranner, branner i rørledninger for olje og gass, skogbranner gruvebranner, branner i hus og bygninger, herunder utvendige branner, branner i rom og andre innvendige avlukker, branner i elektriske og andre tekniske installasjoner samt branner i bærende konstruksjoner. Brannslukkingsmiddelet ifølge oppfinnelsen er også velegnet for branner i plattformer og andre installasjoner for olje og gass, branner i industrielle installasjoner og varelagre, branner i skip, tog, fly og biler samt branner i avfallsdeponier.

Claims (16)

1. Brannslukningsmateriale omfattende karbonatmateriale, karakterisert ved at karbonatmaterialet foreligger i finmalt eller krystallisert/ utfelt form i en blanding med et vandig bæremedium.

2. Brannslukningsmateriale i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at det har form av en hovedsakelig homogen dispersjon eller suspensjon.

3. Brannslukningsmateriale i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at karbonatmaterialet omfatter mineraler valgt fra gruppen bestående av kalkstein, marmor, skjellsand, korall-algesedimenter (hovedskalig kalsiumkarbonat), dolomitt (kombinasjon av kalsiumkarbonat og magnesiumkarbonat), eller fra avleiringer av sodamaterialer (natriumkarbonat og / eller natriumbikarbonat) eller en hvilken som helst kombinasjon av to eller flere av disse.

4. Brannslukningsmateriale i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at det også inneholder i og for seg kjente tilsetningsmidler valgt blant dispergeringsmidler, biocider, skumdannere, geldannere og varmebestandige fibere.

5. Brannslukningsmateriale i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at karbonatmaterialet har en antallsgjennomsnittlig største diameter mindre enn eller lik 0,5 mm.

6. Brannslukningsmateriale i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at karbonatmaterialet har en antallsgjennomsnittlig største diameter mindre enn eller lik 0,1 med mer.

7. Brannslukningsmateriale i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at det under lagring er i stand til å ta form av en gelstruktur, mens det under agitering inntar form av en dispersjon med lav viskositet.

8. Brannslukningsmateriale i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at karbonatmaterialet er til stede i en mengde i området 2 til 90 vekt-% regnet av vannet i dispersjonen, fortrinnsvis 5-70 vekt-%.

9. Brannslukningsmateriale i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at det har form av en gel, et skum, en fiberanriket dispersjon eller en forstøvet dispersjon.

10. Fremgangsmåte ved fremstilling av brannslukkingsmateriale, karakterisert ved at et karbonatmateriale blir oppmalt til partikler med antallsgjennomsnittlig størrelse (største diameter) mindre enn 0,5 med mer og at de oppmalte partikler blir tilsatt et flytende bæremedium i form av vann eller en vandig løsning, alternativt at karbonatene er syntetisk dannet fra korresponderende oppløste oksider eller hydroksider ved tilsetning av karbondioksyd og med påfølgende krystallisering / agglomerering og awanning til ønsket fast stoff konsentrasjon.

11. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 10, karakterisert ved at det tilsettes et karbonatmateriale omfattende minst ett mineral valgt fra gruppen bestående av kalkstein, marmor, skjellsand, korall-algesedimenter (hovedskalig kalsiumkarbonat), dolomitt (kombinasjon av kalsiumkarbonat og magnesiumkarbonat), eller fra avleiringer av sodamaterialer (natriumkarbonat og / eller natriumbikarbonat).

12. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 10, karakterisert ved at brannslukkingsmaterialet tilsettes et dispergeringsmiddel eller blir utsatt for agitering for å sikre at det har form av en hovedsakelig homogen dispersjon av karbonatmateriale i et vandig bæremedium.

13. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 10, karakterisert ved at det tilsettes ett eller flere karbonatmaterialer inntil konsentrasjonen av disse er i området fra 2 til 90 vekt-% regnet av vekten av vannet i dispersjonen eller blandingen.

14. Fremgangsmåte ved slukking av brann, karakterisert ved å tilføre brannstedet en vandig blanding av finmalt karbonatmateriale.

15. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 14, karakterisert ved at den vandige blanding har form av en dispersjon som blir tilført brannstedet gjennom konvensjonelt sprøyteutstyr for vann eller vandige væsker.

16. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 14, karakterisert ved at den vandige blanding har form av en forstøvet dispersjon og blir tilført brannstedet gjennom dertil egnede midler.