CH719236A2 - Composizione estinguente il fuoco. - Google Patents

Abstract

L'invenzione si riferisce a una composizione estinguente il fuoco comprendente un agente incapsulante e acqua addizionata con un gas selezionato fra CO 2 e un gas inerte. L'invenzione si riferisce anche all'uso della composizione del trovato per estinguere un incendio.

Description

[0001] Il presente trovato ha come oggetto una composizione estinguente il fuoco.

[0002] Storicamente, fra le maggiori cause di eventi catastrofici naturali e non, vi sono gli incendi. Per contrastarne le conseguenze sono stati sviluppati sistemi per contenerne i danni a persone, cose e ambiente.

[0003] I primi mezzi impiegati per il trasporto e lo spargimento di acqua per lo spegnimento di incendi sono stati concepiti e costruiti già nel 200 a.C. Lo sviluppo dei sistemi antincendio ha continuato di pari passo con quello industriale come, ad esempio, con la costruzione delle reti ferroviarie all'inizio del diciottesimo secolo, che richiedeva il trasporto di merci pericolose come polvere da sparo, candelotti di dinamite e nitroglicerina liquida. Infatti, nel 1818 è stato sviluppato il primo estintore portatile a polvere contenente circa 14 litri di cenere perlata e pressurizzata con aria compressa. Inoltre, l'incremento di quantità e facilità di trasporto degli apparecchi elettrici ed elettronici è in continua evoluzione. Questo sviluppo è imprescindibile dalla disponibilità di sistemi fissi e portatili che permettano lo stoccaggio di energia elettrica, tramite le batterie, sia per uso domestico che industriale. Diventa quindi sempre più rilevante la produzione, l'impiego, il re-impiego e lo smaltimento dei sistemi di stoccaggio come pure i rischi connessi ad ogni fase del ciclo di vita di questi impianti.

[0004] Il litio contenuto nelle batterie ricaricabili è una sostanza che a contatto con l'acqua sviluppa gas infiammabili ed esplosivi, tossici per l'uomo e l'ambiente circostante.

[0005] Da tempo gli addetti alla sicurezza hanno rilevato e ampiamente documentato il pericolo nell'impiego e nella gestione delle batterie agli ioni di litio.

[0006] I pericoli sono presenti durante ogni fase della vita di una batteria, come ad esempio l'impiego, la ricarica, il trasporto, lo smistamento, il frazionamento ed il riciclaggio. In breve, i maggiori rischi nell'impiego di batterie di nuova generazione sono l'innesco spontaneo di incendio, l'esplosione, il ripetuto re-innesco anche successivamente allo spegnimento e l'emissione di gas tossici.

[0007] Le elevate temperature raggiunte durante la combustione possono essere letali per le persone e danneggiare irrimediabilmente le strutture circostanti. I gas emessi dalla combustione sono tossici e possono aver gravi conseguenze a breve e lungo termine sulle persone.

[0008] Nelle operazioni di contenimento e spegnimento dell'incendio, gli estinguenti impiegati normalmente possono contaminare persone e ambiente circostanti come pure compromettere definitivamente le apparecchiature coinvolte, oltre ad impedirne la riciclabilità.

[0009] Oggigiorno vengono impiegati molteplici estinguenti e sistemi di contenimento per mitigare il rischio di incendio associato alle batterie al litio. Ad esempio, vengono impiegati container per il recupero, il trasporto e lo stoccaggio inclusa quarantena per questo tipo di batterie e dispositivi. Questi container sono equipaggiati con sistemi di rilevamento e spegnimento incendio.

[0010] I dispositivi che permettono il rilevamento attivo e lo spegnimento in caso di sviluppo di incendi delle merci disposte all'interno dei container sono essenzialmente di due tipi. Il primo tipo di dispositivo è impiegato nella fase di stazionamento e di stoccaggio. In questa fase il container è collegato alla rete idrica mediante idranti o naspo, ovvero un'apparecchiatura antincendio costituita da una bobina mobile su cui è avvolta una tubazione semirigida collegata ad una estremità con una lancia erogatrice. Il secondo dispositivo è un sistema aerosol automatico che si attiva sia durante la fase di stazionamento che quella del trasporto.

[0011] Questi container di seconda generazione succedono a quelli di prima che consistono in container mobili con apertura superiore, cosiddetti container „open top“, nei quali il veicolo viene immerso interamente nell'acqua contenuta nel container e lasciato in quarantena fintanto che la combustione non estingua la sostanza combustibile della batteria.

[0012] Entrambi i sistemi di spegnimento citati sopra presentano importanti limiti; da una parte, i sistemi aerosol spengono in pochi secondi l'incendio, ma non evitano la riaccensione. Nel caso specifico delle batterie al litio e a seconda della polvere utilizzata, il sistema aerosol è in grado di assicurare da un minimo di 30 minuti a un massimo di 3 ore di assenza d'incendio. Dall'altra, il sistema con sola acqua richiede importanti quantità di liquido che durante l'uso viene contaminato dalle sostanze pericolose contenute e sprigionate dalle batterie durante la combustione e al termine di ogni impiego non deve essere disperso nell'ambiente ma interamente raccolto e bonificato, generando ad ogni impiego un rischio di contaminazione dell'ambiente non trascurabile e un costo di decontaminazione elevato.

[0013] A fronte delle limitazioni sopra descritte, compito precipuo del presente trovato è quello di fornire una composizione estinguente che permetta di spegnere un incendio con un minore consumo di acqua e senza produrre fumi tossici.

[0014] Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare una composizione estinguente che permetta di spegnere un incendio di batterie al litio senza fenomeni di riaccensione.

[0015] Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da una composizione estinguente il fuoco comprendente un agente incapsulante e acqua addizionata con un gas selezionato fra CO2e un gas inerte.

[0016] I compiti e gli scopi del presente trovato sono raggiunti anche dall'uso della composizione estinguente secondo il trovato per estinguere un processo di combustione.

[0017] Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla seguente descrizione dettagliata.

[0018] In un primo aspetto, il presente trovato riguarda una composizione estinguente il fuoco comprendente un agente incapsulante e acqua addizionata con un gas selezionato fra CO2e un gas inerte.

[0019] L'inventrice del trovato ha sorprendentemente scoperto che la miscelazione di un agente incapsulante con acqua pre-gasata permette di ottenere una schiuma con un effetto estinguente superiore rispetto a quella ottenuta per erogazione dello stesso agente incapsulante miscelato con acqua non pre-gasata.

[0020] Preferibilmente la composizione estinguente comprende detto agente incapsulante in una quantità compresa fra 0,5% e 9% in volume sul volume totale della composizione.

[0021] L'agente incapsulante è preferibilmente una miscela acquosa di almeno un surfattante scelto dal gruppo costituito da tensioattivi ionici e tensioattivi non ionici.

[0022] In una forma di realizzazione preferita della composizione estinguente secondo il trovato, l'agente incapsulante comprende da 1% a 5% in peso di n-decanolo, da 2% a 8% in peso di n-ottanolo, da 25% a 35% in peso di esteri metilici degli acidi grassi del cocco, e da 52% a 72% di acqua, ciascuno sul peso totale dell'agente incapsulante.

[0023] Gli acidi grassi del cocco sono una miscela di acidi grassi che tipicamente ha la seguente composizione: – da 0,1 a 0,95% in peso di acido capronico; – da 4 a 10% in peso di acido caprilico; – da 4 a 8% in peso di acido caprico; – da 45 a 56% in peso di acido laurico; – da 16 a 21% in peso di acido miristico; – da 7,5 a 10,2% in peso di acido palmitico; – da 2 a 4% in peso di acido stearico; – da 4,5 a 10% in peso di acido oleico; – 0,7 a 2,5% in peso di acido linoleico; – traccie di acido alfa-linolenico, acido arachico e acido gadoleico.

[0024] La composizione estinguente del trovato comprende da 91% a 99,5% in volume sul volume della composizione di acqua addizionata con un gas selezionato fra CO2e un gas inerte. Preferibilmente il gas è in quantità compresa fra 1,5% e 8% in volume, più preferibilmente fra 1,7% e 2% in volume sul volume dell'acqua.

[0025] La composizione estinguente secondo il trovato può inoltre comprendere ioni selezionati fra potassio (K<+>) in quantità compresa fra 0,7 a 3 mg per litro di composizione, e sodio (Na<+>) in quantità compresa fra 7 a 21 mg per litro di composizione.

[0026] In una forma di realizzazione, particolarmente per lo spegnimento di incendi di combustibili liquidi, la composizione del trovato comprende ulteriormente una polvere selezionata fra polvere di sughero e polvere di vermiculite (o perlite) con una granulometria compresa fra 0,1 e 0,5 mm di diametro.

[0027] In un secondo aspetto il trovato riguarda l'uso della composizione estinguente secondo trovato per estinguere un processo di combustione, particolarmente per estinguere un processo di combusione di batterie al litio.

[0028] Il trovato verrà ora descritto con riferimento ai seguenti esempi non limitativi.

ESEMPIO 1: PREPARAZIONE DELLA COMPOSIZIONE ESTINGUENTE

[0029] Si sono preparati 10 litri di acqua gasata, utilizzando acqua distillata gassificata con CO2, un litro alla volta, mediante un dispositivo commerciale Sodastream® per la produzione domestica di acqua gasata. A 9,4 litri di acqua gasata così ottenuta si sono aggiunti, in un contenitore in plastica della capienza di 15 litri, 0,6 litri di agente incapsulante comprende da 1% a 5% in peso di n-decanolo, da 2% a 8% in peso di n-ottanolo, da 25% a 35% in peso di esteri metilici degli acidi grassi del cocco, e da 52% a 72% di acqua, ciascuno sul peso totale dell'agente incapsulante.

[0030] La composizione così ottenuta è stata utilizzata per riempire un dispositivo HNE HiGuard 2 (HNE Technologie AG) da 6 litri secondo le istruzioni del produttore. Il dispositivo è stato quindi pressurizzato con CO2fino a una pressione di 3,8×10<6>Pa.

ESEMPIO 2: TEST DI SPEGNIMENTO DI BATTERIE AL LITIO

[0031] Per eseguire il test è stata rimossa unicamente la parte superiore dell'imballaggio in cartone di un pacco/modulo batterie. In seguito, per permettere l'inserimento di un innesco al centro del pacco/modulo, è stata tolta una delle 100 celle Samsung da 0.95 kW (INR18650-29E) che lo compongono. Il pacco, senza coperchio dell'imballaggio e con l'innesco inserito al centro, è stato posizionato all'interno di un contenitore „Box Test“ in acciaio dotato di coperchio superiore forato per permettere il passaggio dei cavi dell'innesco e provvisto di un dispositivo di chiusura a bulloni. Dopo aver collegato i cavi all'innesco, sopra il pacco/modulo sono state posate due lastre in acciaio di dimensioni identiche al contenitore „Box Test“ con una fessura di 2 mm per il passaggio dei cavi d'innesco. In seguito, il contenitore „Box Test“ è stato chiuso ermeticamente e fissato con bulloni. In questo modo è stata riprodotta quanto più fedelmente possibile la condizione del sarcofago, in generale realizzato in acciaio o alluminio, che contiene e protegge le batterie nei veicoli. Inoltre, questa simulazione permette di evitare lo spegnimento per affogamento e testare l'effettiva efficacia del preparato estinguente e del suo sistema di diffusione.

[0032] Il contenitore „Box Test“ con all'interno il pacco è stato deposto all'interno di un container ASP in acciaio omologato ADR da 600 litri con valvola di sovrapressione. All'interno del container ASP sono stati montati 8 ugelli con fori d'uscita frontali di 0,1 mm (in totale 8 fori di uscita) alimentati da tubi in alluminio di 0,8 mm. I tubi di alimentazione sono stati connessi ad un attacco rapido posizionato all'esterno del container e collegato al dispositivo CAFS spallabile da 6 litri (HNE HiGuard 2, HNE Technologie AG) dell'esempio 1, ovvero un dispositivo con bombola tipo estintore che si può caricare in spalla e che consente la nebulizzazione del contenuto aumentando la superficie di contatto, diminuendo la grandezza delle goccioline delle composizioni estinguenti che possono essere anche semplice acqua (in questo caso, la composizione estinguente preparata nell'Esempio 1). Il dispositivo CAFS, come descritto nell'esempio 1, è stato riempito di composizione estinguente costituita da 6 litri di acqua gassata comprendenti 6% in volume di agente incapsulatore. In seguito, il dispositivo CAFS è stato nuovamente gassato con CO2per essere messo sotto pressione secondo le istruzioni del produttore che, al contrario del test, impiega unicamente aria compressa per la pressurizzazione raggiungendo una pressione che varia da 2,2×10<6>Pa a 3,8×10<6>Pa.

[0033] Dopo 1 minuto e 17 secondi dall'innesco, si sono avvertiti i colpi prodotti dalle batterie innescate e il dispositivo CASF è stato attivato manualmente tramite la predisposta leva della pistola. A 2 minuti e 10 secondi il fumo in uscita dalla valvola di sovrapressione è risultato completamente bianco, vale a dire che, dopo 53 secondi dall'attivazione del dispositivo CASF riempito con il preparato estinguente, il test si è considerato concluso ed il container ASP da 600 litri è stato aperto per la verifica. Con guanti pompieristici il contenitore „Box Test“ contenente le celle è stato rimosso dal container e aperto. Tutte le celle sono risultate asciutte (nessuno spegnimento per affogamento), e solo 12 celle sono risultate „aperte“ e rotte mentre quelle vicine sono rimaste integre.

[0034] In seguito, tutte le celle sono state messe in quarantena all'interno un bidone specifico a sua volta deposto all'interno di un container ASP armato con sistema d'estinzione aerosol automatica. I controlli giornalieri hanno permesso di constatare che, anche dopo un mese dall'esecuzione del test, non vi è stata nessuna riaccensione spontanea delle celle.

[0035] Si è in pratica constatato come il dispositivo secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto permette di spegnere un incendio, e in particolare un incendio di batterie al litio senza produrre fumi tossici e senza fenomeni di riaccensione.

[0036] Benché il dispositivo secondo il trovato sia stato concepito in particolare per incendi di batterie al litio, potrà comunque essere utilizzato, più generalmente, per spegnere incendi.

[0037] La composizione estinguente il fuoco, così concepita, è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

[0038] In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (10)

1. Composizione estinguente il fuoco comprendente un agente incapsulante e acqua addizionata con un gas selezionato fra CO2e un gas inerte.

2. Composizione estinguente il fuoco secondo la rivendicazione 1 dove detto agente incapsulante è in una quantità compresa fra 1% e 9% in volume sul volume totale della composizione.

3. Composizione estinguente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente da 91% a 99% in volume sul volume totale della composizione di acqua addizionata con un gas selezionato fra CO2e un gas inerte.

4. Composizione estinguente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti dove detto agente incapsulante è una miscela acquosa di almeno un surfattante scelto dal gruppo costituito da tensioattivi ionici e tensioattivi non ionici.

5. Composizione estinguente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti dove detto agente incapsulante comprende da 1% a 5% in peso di n-decanolo, da 2% a 8% in peso di n-ottanolo, da 25% a 35% in peso di esteri metilici degli acidi grassi del cocco, e da 52% a 72% di acqua, ciascuno sul peso totale dell'agente incapsulante.

6. Composizione estinguente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti dove detto gas è in una quantità compresa fra 1,5% e 8% in volume, preferibilmente fra 1,7% e 2% in volume sul volume dell'acqua.

7. Composizione estinguente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti dove detta composizione comprende ulteriormnete ioni selezionati fra potassio (K<+>) in quantità compresa fra 0,7 a 3 mg per litro di composizione, e sodio (Na<+>) in quantità compresa fra 7 a 21 mg per litro di composizione.

8. Composizione estinguente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti dove detta composizione comprende ulteriormnete una polvere selezionata fra polvere di sughero e vermiculite, con una granuolometria compresa fra 0,1 e 0,5 mm di diametro.

9. Uso della composizione estinguente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8 per estinguere un processo di combustione.

10. Uso secondo la rivendicazione 9, dove il processo di combustione è un processo di combustione di batterie al litio.