RU2438741C2 - Композиция для борьбы с огнем и формы указанной композиции - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к средствам пожаротушения, а именно композиции для пожаротушения и рецептуре на ее основе. Композиция получена, по меньшей мере, из следующих компонентов: первого растворимого в холодной воде, обладающего сгущающим действием соединения растительного происхождения в форме порошка, выбранного из муки гуаровой камеди, муки рожкового дерева, модифицированных крахмалов или альгинатов, второго нерастворимого в холодной воде соединения растительного происхождения в форме порошка, обладающего сгущающим действием и удерживающего воду в горячей воде или в присутствии пара, выбранного из природных крахмалов, третьего соединения, содержащего по меньшей мере одно средство, способствующее осуществлению реакции превращения сахаров и обугливания, представляющее собой хлорид натрия, четвертого водорастворимого пленко-образующего соединения, представляющего собой белковый порошок, преимущественно порошок яичного белка, и воды. Изобретение не оказывает воздействие на окружающую среду, имеет высокую эффективность гашения и ограничивает возможность повторного возгорания, обеспечивает прилипание к вертикальным поверхностям, обеспечивает визуальный контраст обработанных площадей без помощи красителей. 2 н. и 6 з.п. ф-лы.

Description

Настоящее изобретение относится к композиции для борьбы с огнем (пожаротушения) и к содержащим ее рецептурам.

Известно, что пожары трудно тушить водой, и результат по многим причинам неудовлетворителен.

Одна вода, используемая в больших количествах, дает результат тогда, когда она вступает в прямой контакт с огнем, но ее эффективность невысока.

Действительно, отмечены громадные потери воды, порядка от 75 до 80%, вследствие утечки воды из-за ее текучести и благодаря огромному испарению.

Утечка воды, к тому же с учетом низкого коэффициента смачивания, приводит к отеканию воды на грунт и быстрому впитыванию в грунт, особенно в случае пожара в лесу, где почвы не очень богаты водой.

Что касается испарения, потери происходят в три стадии:

- Первая стадия - это стадия разбрызгивания используемыми механическими устройствами: высокоскоростными насадками шлангов, аэропланами, вертолетами и т.д.

- Вторая стадия - испарение с конструкций, которые были смочены, но еще не охвачены огнем. В этом случае тепло поступает от очень близкого, как правило, огня и солнца, а ветер вызывает сильное испарение, что вряд ли ограничивает распространение огня.

- Третья стадия - это испарение в ходе обрызгивания водой источника огня. Именно на этой стадии разбрызгивание воды непосредственно эффективно вследствие поглощения большого количества энергии в фазовом переходе жидкость/пар, однако при этом происходит интенсивное высвобождение горящих паров и даже токсичного дыма.

Чтобы преодолеть эти недостатки, в воду обычно вводят добавки, в частности так называемые задерживающие (retardant) добавки, а также красители, чтобы обозначить место, куда уже попадала вода. Однако применение этих добавок неудовлетворительно по ряду причин, изложенных здесь далее.

Одна из причин состоит в том, что химические вещества, которые приходится применять, обладают некоторыми токсическими проявлениями и даже вредны, особенно для окружающей среды. Они включают полифосфаты аммония, ферроцианид натрия или эфирные масла. Такие добавки применяют для улучшения смачиваемости путем изменения поверхностного натяжения, ограничения испарения, повышения вязкости. Эти добавки могут вводиться вместе с поглотителями кислорода, пенообразующими средствами. Эти добавки вряд ли снижают потери из-за утечки и испарения, которые располагаются на первом месте и могут резко возрастать при внезапном высвобождении тепла.

Пенообразующие средства также следует применять в небольших количествах, и в результате защитный слой устойчив недолго, так как газ внутри пузырьков, расширяясь при нагревании, разрушает пену. Что касается количества воды, остающейся после разрушения пены, оно в случае пены по необходимости весьма ограничено.

Другой недостаток, касающийся пенообразующих растворов, состоит в трудности разбрызгивания, особенно при ветре, малом расстоянии разбрызгивания и затруднениях в контроле направления. Поэтому в случае лесных пожаров не удается достать до вершин деревьев, и это позволяет огню вырываться в воздух.

Для повышения вязкости добавляли также гелеобразующие средства с очень низким содержанием твердых веществ (например, 0,01% по весу), которые снижают утечку, но не влияют на скорость испарения. Кроме того, обычно используемые гелеобразующие средства утончаются при контакте с огнем, а содержание твердых веществ слишком мало, чтобы обеспечить эффект. Гелеобразующие средства не очень совместимы с соленой водой - такой, как морская вода, и это также является недостатком.

Наконец, эффективность остается очень низкой, так как тесты показывают повторное возгорание поддерживающих горение веществ в основном огне в течение 2 мин 30 с. Кроме того, было замечено, что при пожарах ветер и тяга разносят раскаленные частички угля (искры), которые также разносят огонь. Поэтому необходимо нагружать частицы оставшимися твердыми веществами, что не обеспечивают обычно применяемые добавки.

Эта низкая способность задерживать огонь и короткий период времени, в течение которого эти добавки эффективны, вынуждают приближаться вплотную к источнику пожара, что связано с риском и опасностью.

Важен также процесс заливания пожара, так как используемая вода с добавками не позволяет использовать разбрызгивание при среднем давлении, то есть в диапазоне от 30 до 200 бар, поскольку при этом выход рассматривается как недостаточный. Действительно, тонкое распыление повышает предельное испарение. Все же среднее давление приводит к улучшению точности заливания, ограничивает расход воды и увеличивает покрытие огня, но все еще предоставляет возможность оставаться вдалеке от источника огня, что обычно трудно осуществить по указанным выше причинам.

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы преодолеть эти недостатки, и оно в особенности исключает какое-либо воздействие на окружающую среду, повышает эффективность гашения даже после испарения, ограничивает возможность повторного возгорания источника пожара, стабилизирует раскаленные частицы в погасшем состоянии, обеспечивает визуальный контраст обработанных водой площадей без помощи красителей, обеспечивает прилипание к вертикальным поверхностям, повышает эффективность заливания.

Композиция согласно настоящему изобретению может быть также составлена различным образом, в соответствии с применением - либо для разбрызгивания, в частности для разбрызгивания при промежуточном давлении, либо для обеспечения заграждения.

Композиция согласно настоящему изобретению включает по меньшей мере:

- первое сгущающее соединение растительного происхождения в форме порошка, растворимое в холодной воде,

- второе соединение растительного происхождения в форме порошка, нерастворимое в холодной воде, но обладающее сгущающим действием и удерживающее воду в горячей воде или в присутствии пара,

- третье соединение, в том числе по меньшей мере одно средство, способствующее осуществлению реакции Мэйларда для по меньшей мере первого и/или второго соединений, и

- воду.

Первое соединение в форме порошка более конкретно выбрано из: муки гуаровой камеди, муки рожкового дерева, модифицированных крахмалов, альгинатов.

Первое соединение не должно содержать масел и/или эссенций. Назначение первого сгущающего соединения состоит в том, чтобы поддерживать в композиции частицы в состоянии суспензии, чтобы обеспечить гомогенность среды. Количество первого соединения устанавливают в соответствии с размерами частиц, которые следует поддерживать в состоянии суспензии, и его должно быть достаточно, чтобы избежать декантации. Следует отметить, что такое первое соединение не является пенообразующим и растворимо, в том числе в соленой воде.

Второе соединение в форме порошка более конкретно выбрано из природных крахмалов, еще более конкретно - из богатых фосфатами природных крахмалов, и даже еще более конкретно - из природных крахмалов среди картофельных крахмалов. Природные крахмалы состоят по меньшей мере из двух полимеров: амилазы и амилопектина, и его структура имеет форму зерен с размерами зерен в диапазоне от нескольких микрометров до нескольких десятков микрометров. Организация сетки в кристаллической форме делает природный крахмал нерастворимым.

Преимущество состоит в том, чтобы сохранить природный крахмал, имеющий зерна большого размера, который в случае природного крахмала из картофеля носит название картофельного крахмала. Размеры вблизи верхнего предела диапазона способствуют ограничению испарения в ходе различных стадий вследствие уменьшения площади поверхности при том же самом данном количестве и также увеличивает дальность разбрызгивания благодаря повышению кинетической энергии. Главное то, что природный крахмал способен растворяться в горячей жидкости при температуре от 65°С, например, в воде или паре. Кроме того, такой крахмал при этих условиях одновременно становится более густым и набухает.

Третье соединение представляет собой по меньшей мере одно средство, способствующее осуществлению реакции Мэйларда для по меньшей мере первого и/или второго соединений: это третье соединение является хлоридом натрия. Хлорид натрия способствует превращению сахаров и обугливанию. Хлорид натрия добавляют, или же он по меньшей мере частично неотъемлемо присутствует, если используется морская вода.

Быстрое обугливание, по меньшей мере на поверхности, даже если композиция содержит воду, имеет многочисленные последствия, в том числе следующие:

- сильно поглощающее черное окрашивание ограничивает испускание тепла,

- ограничивается распространение тепловых волн,

- поглощение энергии способствует гидротермальному набуханию второго соединения,

- обугленное покрытие ограничивает скорость испарения воды, и

- конструкции испытывают сильный недостаток кислорода для возгорания.

Это третье соединение способствует также, благодаря эффекту синергизма, повышению способности к удержанию воды по меньшей мере первого и второго соединений.

Композиция согласно настоящему изобретению может быть улучшена путем добавления дополнительных соединений.

Согласно первой альтернативе, в композицию добавляют четвертое соединение, которое является водорастворимым и пенообразующим. Этим четвертым соединением является природное средство, формирующее пленку. Это четвертое соединение состоит из белкового порошка, например порошка яичного белка, или альгинатов с температурой гелеобразования приблизительно 65°С. Это четвертое соединение, таким образом, обеспечивает инкапсулирование и связывание зерен второго соединения в процессе набухания при нагревании, что приводит к образованию пены под действием пара в начале воздействия тепла.

Это четвертое соединение может также подвергаться обугливанию в реакции Мэйларда, что дополнительно усиливает описанное выше действие.

Согласно второй альтернативе, композиция включает пятое соединение, которое является нерастворимым, сгущающим, балластным соединением. Это пятое соединение выбрано из минеральных порошков, более конкретно порошков глины, в особенности порошков белой глины. Это пятое соединение является факультативным и полезно в случае вызывающих возгорание искр, например, при лесных пожарах. Полезно, чтобы порошки глины были по меньшей мере механически активны (агрессивны). Если этими порошками являются порошки белой глины, обработанные композицией согласно настоящему изобретению, области можно пометить и визуально отличить. Нагруженность балластом предотвращает разлетание искр, получающихся при возгорании частей конструкций.

Таким путем получают композицию, для которой могут быть конкретизированы соответствующие количественные параметры в случае конкретного варианта осуществления. Указанные количественные параметры могут быть отнесены к 1 литру для разбрызгивания при среднем давлении, то есть от 30 до 120 бар. Следует отметить, что это разбрызгивание возможно, поскольку отсутствует пенообразующее средство, что также предотвращает кавитацию или незаполнение насосов.

Эти величины следует устанавливать в зависимости от типа пожара и требующих защиты ценностей. Они отличаются в зависимости от того, горит ли солома, горит ли лес, а также происходит ли пожар при наличии или в отсутствие зданий.

Композицию можно использовать и для прямой борьбы с пожаром, и для его предотвращения, или еще для задержания огня.

Итак, первое идентифицированное соединение - это мука гуаровой камеди в количестве от 3 до 14 г.

Второе идентифицированное соединение - это картофельный крахмал в количестве от 20 до 30 г.

Третье идентифицированное соединение - это хлорид натрия в количестве от 10 до 14 г.

Четвертое идентифицированное соединение - это порошок яичного белка в количестве от 0,2 до 2 г.

Пятое идентифицированное соединение - это порошок глины в количестве от 5 до 40 г.

Испытания проводили на деревянной конструкции, обрызганной композицией согласно настоящему изобретению, оставляющей покрытие толщиной 1 мм. Эту конструкцию подвергали прямому действию пламени в течение нескольких минут. Композиция согласно настоящему изобретению обугливается и набухает до толщины в несколько миллиметров, более конкретно вплоть до толщины от 8 до 9 мм. После прекращения действия огня на конструкцию композицию соскребали, и деревянная конструкция оставалась неизмененной, без каких-либо признаков обугливания.

Эту композицию можно использовать для прямого воздействия на пламя в источнике пожара, чтобы погасить огонь, но можно использовать и для предупреждения, и для задержки пожара.

Эту композицию можно составлять в форме жидкости, как здесь указано, и наносить путем разбрызгивания с помощью известной техники пожаротушения.

Эту композицию можно составлять также в твердой форме, более конкретно в форме геля.

Так, добавление к композиции согласно настоящему изобретению гелеобразующего средства позволяет сделать гелевые ленты, гелевые шарики или гелевые блоки. Что касается гелевых лент, можно добавлять подкладку для обеспечения лучших механических характеристик, в частности, чтобы сделать из лент рулоны и обеспечить более легкое обращение с ними. Одна сторона может быть также покрыта отражающим, более конкретно окрашенным в светлый цвет элементом, чтобы, с одной стороны, ограничить испарение, а с другой стороны, чтобы отражать тепло. Такую ленту можно разворачивать и располагать как препятствие для огня, чтобы ограничить распространение пожара. Когда огонь приближается и повышается температура, композиция реагирует, как и в случае жидкой композиции, и обеспечивает полную преграду для распространения пожара.

Гелевые шарики могут быть распределены механически с высокой точностью на протяжении значительных расстояний с применением любого приспособленного для этого средства.

Что касается блоков, они также могут быть помещены на конкретных местах.

Другой рецептурой могут быть гранулы этого геля, и их диспергирование можно осуществлять устройствами, подобными устройствами для рассыпания соли на дорогах, обеспечивая таким путем образование гребней.

Следует отметить, что эта рецептура чрезвычайно полезна для пожарных, которые предотвращают с помощью таких материалов распространение огня. Поэтому, даже в случае окружающего огня, можно изолировать защищаемую зону и, поскольку композиции не выделяют токсичных продуктов, эти пожарники могут лучше защитить себя и даже спасти свою жизнь.

Чтобы получить достаточно компактный гель, при этом сохраняющий свойства композиции, можно также добавить гелеобразующее средство, которое разжижается при нагревании, - такое, как желатин животного происхождения. Предпочтительно, желатин должен быть таким желатином, который имеет цветовой показатель от 200 до 300 единиц цветности, иметь необходимую вязкость и необходимую температуру плавления.

Композиция согласно настоящему изобретению, независимо от ее рецептуры, имеет исключительно высокие характеристики. Композиция согласно настоящему изобретению включает от 44 до 150 г твердых веществ на 1 л композиции. Таким образом, по сравнению с 1150 кг водной композиции согласно настоящему изобретению, потребовалось бы 20 м³, то есть 20000 кг воды.

Таким образом, существенно снижается и подлежащий транспортировке вес, и объем.

Claims (8)

1. Композиция для пожаротушения, характеризующаяся тем, что она получена, по меньшей мере, из следующих компонентов:
- первого растворимого в холодной воде, обладающего сгущающим действием соединения растительного происхождения в форме порошка, выбранного из муки гуаровой камеди, муки рожкового дерева, модифицированных крахмалов или альгинатов,
- второго нерастворимого в холодной воде соединения растительного происхождения в форме порошка, обладающего сгущающим действием и удерживающего воду в горячей воде или в присутствии пара, выбранного из природных крахмалов,
- третьего соединения, содержащего по меньшей мере одно средство, способствующее осуществлению реакции превращения сахаров и обугливания, представляющее собой хлорид натрия,
- четвертого водорастворимого пленкообразующего соединения, представляющего собой белковый порошок, преимущественно порошок яичного белка, и
- воды.

2. Композиция для пожаротушения по п.1, отличающаяся тем, что указанные природные крахмалы богаты фосфатами.

3. Композиция для пожаротушения по п.1 или 2, отличающаяся тем, что указанными природными крахмалами являются картофельные крахмалы.

4. Композиция для пожаротушения по п.1, отличающаяся тем, что она включает пятое балластное соединение, состоящее из минерального порошка.

5. Композиция для пожаротушения по п.4, отличающаяся тем, что минеральный порошок представляет собой белую глину.

6. Композиция для пожаротушения по п.4, отличающаяся тем, что
- первое соединение - это мука гуаровой камеди в количестве от 3 до 14 г;
- второе соединение - это картофельный крахмал в количестве от 20 до 30 г;
- третье соединение - это хлорид натрия в количестве от 10 до 14 г;
- четвертое соединение - это порошок яичного белка в количестве от 0,2 до 2 г;
- пятое соединение - это порошок глины в количестве от 5 до 40 г.

7. Рецептура композиции для пожаротушения, описанной по любому из предшествующих пунктов, характеризуемая тем, что она содержит по меньшей мере одно гелеобразующее средство, позволяющее сделать из указанной композиции ленты, шарики для распыления, блоки или гранулы.

8. Рецептура по п.7, отличающаяся тем, что гелеобразующее средство выбрано таким образом, что его цветовой показатель составляет от 200 до 300 единиц цветности.