Brevet FR2734737A1 — publié le 19961206

La présente invention concerne des compositions moussantes comprenant des tensioactifs fluorés, ces compositions étant utiles comme émulseurs anti-incendie. II est bien connu d'utiliser des compositions moussantes ou émulseurs1 à base d'agents tensioactifs pour éteindre des feux de solvants liquides. Ces émulseurs, dits émulseurs anti-incendie, sont généralement projetés sur le feu sous forme d'une mousse obtenue en les mélangeant sous pression avec de l'eau. Une classe particulière d'émulseurs anti-incendie est connue sous la désignation d' AFFF, pour "Aqueous Film-Forming Foam" ou "Agent Formant un Film Flottant". Les compositions AFFF permettent d'éteindre rapidement les feux causés par des liquides hydrocarbonés. Les émulseurs AFFF contiennent des agents tensioactifs fluorés qui ont une très faible valeur de tension de surface. De ce fait, ces tensioactifs permettent de produire une mousse qui par décantation forme un film aqueux flottant au Toutefois, les émulseurs de type AFFF, s'ils sont efficaces pour l'extinction des feux dûs à des liquides hydrocarbonés, ne sont pas efficaces pour les feux provoqués par des solvants polaires notamment les alcools, les cétones et les esters de bas poids moléculaires. En effet, avec ce type de solvants polaires, les mousses obtenues à partir des émulseurs AFFF sont dissoutes et détruites rapidement. Une classe particulière d'émulseurs a été mise au point pour combattre les feux formés à partir de tel solvant polaire. Ces émulseurs comprennent des tensioactifs fluorés et un polymère hydrosoluble qui précipite au contact du solvant polaire de sorte à former une couche protectrice entre ledit solvant polaire et la mousse. Ces émulseurs sont connus sous la désignation A4P, pour "Agent Produisant une Pellicule Protectrice Polyvalente" ou sous la désignation ARAFFF pour "Alcohol Resistant Aqueous Film-Forming Foam". C'est la désignation ARAFFF qui est utilisée dans le présent mémoire descriptif. Les émulseurs de type ARAFFF sont efficaces aussi bien sur les feux provoqués par des solvants hydrocarbonés que des solvants polaires. Les émulseurs de type AFFF et ARAFFF comprennent outre des tensioactifs fluorés, c'est-à-dire des tensioactifs ayant un reste perfluoroalkyle, des tensioactifs non fluorés. Ainsi, les demandes internationales WO 91/01160 et WO 92/15371 décrivent des émulseurs anti-incendie de type AFFF et ARAFFF contenant des tensioactifs non ioniques du type alkylpolyglycoside. Ces tensioactifs de type alkylpolyglycoside ont pour premier intérêt de permettre une diminution de la concentration des tensioactifs fluorés dans les émulseurs de type AFFF. Ils permettent encore de diminuer la teneur en polymère hydrosoluble dans les émulseurs de type ARAFFF. La demanderesse a cependant pu constater que les tensioactifs de type alkylpolyglycoside ont pour inconvénient de devoir être associés à un autre tensioactif non fluoré tiers en vue d'obtenir un temps faible de foisonnement de l'émulseur. Le temps de foisonnement est le temps nécessaire à l'émulseur mélangé à de l'eau pour former la mousse utile pour l'extinction des feux. II a également été constaté que les mousses formées à partir des émulseurs anti-incendie de type AFFF et ARAFFF comprenant des alkylpolyglycosides, même lorsque ces derniers sont associés à d'autres tensioactifs, se détruisaient relativement rapidement une fois le feu éteint. Des risques de reprise du feu sont alors possible. La présente invention a alors pour objet de nouvelles compositions moussantes utiles comme émulseurs anti-incendie obviant aux inconvénients cités ci-dessus. Plus particulièrement, I'invention a pour premier objet des compositions moussantes comprenant outre un tensioactif fluoré, un autre tensioactif non fluoré qui n'a pas besoin d'être associé à un tensioactif non fluoré tiers en vue de l'obtention d'un temps de foisonnement rapide. Selon un autre objet de l'invention, celle-ci consiste en une composition moussante qui, tout en permettant l'obtention d'un excellent pouvoir extincteur, autorise aussi l'obtention d'une mousse stable pendant une longue période de temps une fois le feu éteint. L'invention concerne alors une composition moussante caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un tensioactif fluoré et au moins un alkypolyglycoside hémisulfosuccinate de formule l: dans laquelle: - R représente un radical alkyle à chaîne linéaire ou ramifié ayant de 6 à 18 atomes de carbone, - S représente le reste d'un sucre, - I'un de R1 ou de R2 représente un groupe S03M, I'autre étant un atome d'hydrogène, - M représente un métal alcalin, de préférence le sodium, - x représente un nombre entier compris entre 1 et 10, de préférence entre 1 et 4. Les tensioactifs fluorés mis en oeuvre sont ceux classiquement utilisés dans des compositions moussantes de type émulseurs antiincendie. Plus particulièrement, ces tensioactifs fluorés sont des tensioactifs fluorés anioniques, cationiques, non ioniques ou, plus préférentiellement, amphotères. Des tensioactifs fluorés amphotères préférés consistent en des bétaïnes fluorées de formule (il) : dans laquelle: - Rf est un radical perfluoroalkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 4 à 18 atomes de carbone, de préférence de 6 à 16 atomes de carbone, - X désigne un groupe CO ou S02, de préférence un groupe S02, - Rg représente un atome d'hydrogène ou un radical méthyle ou éthyle, - Rk et Rj, identiques ou différents, représentent chacun un radical méthyle ou éthyle1 - Y désigne un groupe S03-, OS03- ou COO-, - s est un entier allant de O à 6, de préférence égal à O ou 2, - t est un entier allant de 1 à 5, de préférence égal à 3, - q est un entier allant de 1 à 5, de préférence égal à 1 ou 2. D'autres tensioactifs perfluoroalkylés amphotères peuvent être mis en oeuvre dans le cadre de la présente invention. A ce titre, on peut citer des oxydes d'amine fluorés de formule (IV): dans laquelle: - Rf' représente un radical perfluroalkyle, linéaire ou ramifié, contenant de 4 à 18 atomes de carbone, de préférence de 6 à 16 atomes de carbone, - X' désigne un groupe CO ou S02, de préférence un groupe S02, - Rg' représente un atome d'hydrogène ou un radical méthyle ou éthyle, - Rk' et Rj', identiques ou différents, représentent chacun un radical méthyle ou éthyle, - s' est un nombre entier allant de O à 6, de préférence égal à O ou 2, - t' est un nombre entier allant de 1 à 5, de préférence égal à 3. Des mélanges de tensioactifs fluorés de formules (II) et (IV) cidessus peuvent être également mis en oeuvre. La teneur en poids dans la composition moussante selon l'invention en tensioactif fluoré peut être comprise entre 1 et 8 %. Les alkylpolyglycosides hémisulfosuccinates sont des tensioactifs bien connus pour ne poser aucun problème d'environnement, être sans danger pour le corps humain, faiblement irritants et facilement biodégradables. Ils sont par exemple décrits, ainsi que leur procédé de préparation, dans la demande de brevet européen EP-A-0.454.321. II sont aussi décrits dans la demande internationale PCT FR 92/00980, au nom de SEPPIC, en association avec des alcools gras hémisulfosuccinates de formule (III): dans laquelle: - R' est un radical alkyle linéaire ou ramifié ayant de 6 à 32 atomes de carbone, de préférence de 8 à 16 atomes de carbone et plus préférentiellement de 10 à 14 atomes de carbone, - I'un de R'1 et R'2 est un groupe S03M', I'autre est un atome d'hydrogène, - M' est un métal alcalin, de préférence le sodium. Dans le cadre de la présente invention, les alkylpolyglycosides hémisulfosuccinates de formule (I) précitée, peuvent comporter un reste d'un sucre S choisi parmi les restes du maltose, du dextrose, du fructose et, de préférence du glucose. Des alkylpolyglycosides hémisulfosuccinates de formule (I) préférés sont ceux pour lesquels R représente un radical alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 8 à 16 atomes de carbone, plus préférentiellement de 10 à 14 atomes de carbone, x étant compris entre 1,1 et 2. Les compositions moussantes selon l'invention comprennent habituellement plus de 3 % en poids, de préférence de 5 à 15% en poids d'au moins un alkylpolyglycoside hémisulfosuccinate de formule (I). La composition moussante selon l'invention, quand elle est utilisée comme émulseur ARAFFF, comprend un polymère hydrosoluble. Celui-ci peut notamment consister en (i) un polymère ou un copolymère synthétique hydrosoluble comme le copolymère du méthylvinyléther et de l'anhydride maléique ou (ii) en un hétéropolysaccharide, plus particulièrement un hétéropolysaccharide choisi parmi la gomme tragacanthe, la gomme de caroube, la gomme guar, I'alginate de sodium, le scléroglucame ou, de préférence la gomme xanthane ou (iii) les éthers et esters de cellulose tels que la méthylcellulose, la carboxyméthylcellulose et l'hydroxypropylméthylcell ulose. La concentration en agent épaississant dans la composition moussante de l'invention peut être comprise entre 0,1 et 10 % en poids, de préférence entre 0,5 et 4 % en poids. Une composition moussante selon l'invention peut encore comprendre un sel minéral tel NaCI ou, de préférence, MgC12. La présence d'un tel sel minéral est surtout requise lorsque que la composition moussante est destinée à être mélangée à de l'eau de ville pour former une mousse. II a été en effet constaté que contrairement à ce qui se passe avec de l'eau de mer, la mousse formée par mélange de la composition moussante de l'invention avec de l'eau de ville, ne formait pas toujours un film continu à la surface de laquelle elle est dispersée. Cet inconvénient peut, de manière surprenante, être surmonté lorsque la composition moussante selon l'invention comprend un tel sel minéral, en particulier MgC12. Généralement, la concentration en sel minéral dans la composition moussante selon l'invention est comprise entre 1 et 30 % en poids, de préférence entre 5 et 20 % en poids. En vue de stabiliser la mousse formée et de renforcer l'effet produit par le sel minéral, la compostion moussante selon l'invention peut encore comprendre un alcool gras R3OH, R3 étant un radical alkyle en C6-C32, de préférence en C8-C14. Le rapport pondéral entre cet alcool gras et l'alkypolyglycoside hémisulfosuccinate de formule (I) est généralement compris entre 1/20 et 114. L'alkypolyglycoside hémisulfosuccinate peut être utilisé seul ou en association avec un alcool hémisulfosuccinate de formule (III) telle que mentionnée plus haut. Une telle association entre un alkypolyglycoside hémisulfosuccinate de formule (I) et un alcool gras hémisulfosuccinate de formule (III) peut être préparée selon le procédé décrit dans la demande internationale PCT FR 92100980. Avantageusement, les composés de formules (I) et (III) comprennent des substituants respectivement, R et R', et M et M', identiques. Cette association comprend habituellement de 40 à 90 %, de préférence de 50 à 70 % en poids, d'au moins un alkypolyglycoside hémisulfosuccinate de formule (I) et de 10 à 50 %, de préférence de 10 à 30 % en poids d'au moins un alcool gras hémisulfosuccinate de formule (III). La composition selon l'invention peut comporter en tant qu'agent tensioactif non fluoré, le seul tensioactif alkypolyglycoside hémisulfosuccinate de formule (I). Toutefois, cette composition peut encore comporter un autre tensioactif non fluoré. Ce tensioactif non fluoré peut être anionique, amphotère ou non ionique. A titre de tensioactif non fluoré anionique, on peut par exemple citer ceux comprenant des groupes carboxylates, phosphates, sulfonates et sulfates, tels que les alkyléthersulfates de sodium, les alkylsulfates et les alkylbenzènesulfonates. A titre de tensioactif non fluoré amphotère, on peut par exemple citer les alkylbétaïnes, les alkylamidopropylbétaïnes, les sulfobétaïnes, les amidoétherpropionates et les alkyls ss- iminopropionates. A titre de tensioactif non fluoré et non ionique, on peut par exemple citer les amines oxydes, les alkylpolyglycosides, les alcools éthoxylés et les alkylphénols éthoxylés. Par ailleurs, la composition selon l'invention peut comprendre de l'urée, un glycol ou un glycoléther tel que le diéthylèneglycol nbutyléther, le propylèneglycol n-butyléther ou le dipropylèneglycol nbutyléther. Une composition moussante selon l'invention peut être préparée par simple mélange de ces composants. Selon un autre aspect, I'invention concerne l'utilisation d'une composition moussante telle que décrite ci-dessus comme émulseur antiincendie. Lorsque cette composition moussante comporte un polymère hydrosoluble, elle peut alors être utilisée comme émulseur anti-incendie du type ARAFFF. Quand cette composition moussante ne comporte pas un tel agent épaissisant, elle peut être utilisée comme émulseur antiincendie du type AFFF. Une composition moussante selon l'invention peut être utile pour former une mousse par foisonnement avec de l'eau de ville ou par foisonnement avec de l'eau de mer. L'exemple ci-après a pour but d'illustrer la présente invention. Dans l'exemple, les paramètres pris en compte, ont été déterminés comme indiqué ci-après: 1. Pouvoir moussant de la composition moussante: on introduit dans un bêcher de 2 I, 250 ml d'eau de mer dans laquelle on ajoute une composition moussante pour former une solution à 5% en poids en cette dernière; on agite la solution avec un microvortex à 3000 tours/minute pendant 2 min. On a déterminé: - le temps de foisonnement (Tf), soit le temps intermédiaire d'agitation écoulé à la disparition du vortex. - la viscosité (vide la mousse mesurée au moyen d'une viscosimètre Rhéovisco à disque tournant, à 18 tours/minute (disque situé à 1 cm au-dessous du sommet de la mousse). - la hauteur(Ho) de mousse (en mm) formée après 2 minutes d'agitation. - le temps de demi-vie (T1/2) nécessaire pour séparer par drainage la moitié du volume initial de solution. Au temps de demi-vie, on mesure aussi la hauteur de mousse (H 1/2) et sa viscosité(V 1/2) 2. Test au feu d'alcool Ce test consiste à appliquer 200 ml d'une mousse formée selon le procédé décrit au point 1 ci-dessus, sur 100 ml d'éthanol enflammé depuis 30 secondes. On mesure alors: - le temps avant extinction totale du feu (Te); lorsque l'extinction est immédiate, Te = Os.; - le temps avant destruction complète de la mousse une fois le feu éteint (Td). Exemple: On a préparé par simple mélange de leurs composés, plusieurs compositions moussantes du type ARAFFF comprenant (% en poids de matière active): Monopropylène Glycol 10 Rhodopol23(1) 1 SipolC12-C14(2) 1 Tensioactif (s) 10 Forafac 1157 (3) 2 Forafac 1157 N (4) 2 Urée 10 Eau de mer QSP100 (1) Gomme xanthane commercialisée par la société Rhône Poulenc, (2) Mélange d'alcools gras comprenant, en poids, 85% d'alcool en C12 et 1,5% d'alcool en C14, commercialisé par la société Sidobre Sinnova, (3) et (4) Tensioactifs fluorés amphotères, fabriqués par la société Elf Atochem de formule générale: CnF2n+1 CH2CH2S02NHCH2CH2CH2N(CH3)2CH2Coo- Le (s) tensioactif(s) mis en oeuvre étaient les suivants: Tensioactifs 1 (comparatif) :Mélange en des teneurs variables d'AmonylTM 380 BA(5) et d'une solution d'alkylpolyglycosides (APG) à 55% de matière active; les APG consistant en un mélange 85% en poids d'un alkylpolyglucoside à chaîne alkyle en C10, 7,5% en poids d'un alkylpolyglucoside à chaîne alkyle en C12 et 7,5% en poids d'un alkylpolyglucoside à chaîne alkyle en C14. (5): cocoamidopropyl bétaïne en solution aqueuse à 30 % de matière active, commercialisée par la société SEPPIC. Tensioactifs 2 (comparatif) : Mélange en des teneurs variables de lauryléther sulfate de sodium, LesNa 2,2 OE, à 70 % de matière active et de la solution à 55 % d'APG définie pour ce qui concerne les tensioactifs 1 ci-dessus. Tensioactifs 3 (selon l'invention) : une association entre (i) 80 % en poids d'un mélange d'alkylpolyglycosides hémisulfosuccinates de sodium de formule (I), ou R représente, respectivement, un radical alkyle en C10 (85 % en poids du mélange), un radical alkyle en C12 (7,5 % en poids du mélange) et un radical alkyle en C14 (7,5 % en poids du mélange) et (ii) 20 % en poids d'un mélange de trois alcools gras hémisulfosuccinates de sodium de formule (III) où R a la même signification que R. Tensioactif 4 (selon l'invention) : une association entre (i) 80 S en poids d'un mélange 70/25/5 de trois alkylpolyglycosides hémisulfosuccinates de sodium de formule (I), où R représente, respectivement, des radicaux alkyles en C12, C14 et C16 et (ii) 20 % en poids d'un mélange 70/25/5 de trois alcools gras hémisulfosuccinates de sodium de formule (III) où R' a la signification de R indiquée ci-dessus. Les tensioactifs 3 et 4 sont préparés selon le procédé décrit dans l'exemple 2 de la demande internationale PCT/FR 92/00980. Les caractéristiques des différentes compositions moussantes préparées figurent dans les Tableaux 1 à 3 ci-après: Tableau 1 Tableau 2: Essai 6 7 8 9 10 Tensioactifs 2: LesNa/solution APG 100/0 70/30 50/50 30/70 0/10 Aspect de la composition solution gel fluide gel fluide gel fluide gel fluide moussante à la fluide température ambiante déphase en lj Pouvoir moussant à 5% en Ne eau de mer foisonne Tf/H0/V0 14"/170/2870 16"/165/2860 27"/165/3110 pas en 2 T1/2/H1/2/V1/2 21'/140/1770 22'/135/1940 24'/140/2080 min. Test au feu d'alcool 0/9' 0/8' 0/7" Te/Td Tableau 3: Essai 11 12 Tensioactif 3 + Tensioactif 4 - + Aspect de la composition gel fluide gel fluide moussante à la température ambiante Pouvoir moussant à 5 % en eau de mer Tf/H0/V0 19"/160/3130 67"/140/2930 T1/2/H1/2/V1/2 26'/135/1940 30'/115/2080 Par ailleurs, une composition selon l'invention permet l'obtention d'un temps de destruction de la mousse après extinction du feu supérieure, de 3 à 8 fois, à toutes les compositions moussantes testées à titre comparatif. REVENDICATIONS 1. Composition moussante, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un tensioactif fluoré et au moins un tensioactif alkypolyglycoside hémisulfosuccinate de formule l: R1 R2 R-O-(S)x - CO- CH - CH - CO2M (I) dans laquelle: - R représente un radical alkyle à chaîne linéaire ou ramifié ayant de 6 à 18 atomes de carbone, - S représente le reste d'un sucre - I'un de R1 et R2 est un groupe SO3M, I'autre est un atome d'hydrogène, - M représente un métal alcalin, de préférence le sodium, - X représente un nombre entier compris entre 1 et 10, de préférence entre 1 et 4. 2. Composition moussante selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tensioactif fluoré est amphotère. 3. Composition moussante selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tensioactif fluoré amphotère est une bétaïne fluorée de formule ll: Rk # Rf(CH2)s-X-N-(CH2)t-# N-(CH2)u- Y- (11) Rg Rj dans laquelle:: - Rf est un radical perfluoroalkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 4 à 18 atomes de carbone, de préférence de 6 à 16 atomes de carbone, - X désigne un groupe CO ou S02, de préférence un groupe S02, - Rg représente un atome d'hydrogène ou un radical méthyle ou éthyle, - Rk et Rj, identiques ou différents, représentent chacun un radical méthyle ou éthyle, - Y- désigne un groupe Soc', ORS03' ou COO-, - s est un entier allant de O à 6, de préférence égal à O ou 2, - t est un entier allant de 1 à 5, de préférence égal à 3, - q est un entier allant de 1 à 5, de préférence égal à 1 ou 2. 4. Composition moussante selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend de 1 à 8 % en poids du tensioactif fluoré. 5. Composition moussante selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que dans la formule (I) R représente un radical alkyle ayant de 8 à 16 atomes de carbone, de préférence de 10 à 14 atomes de carbone. 6. Composition moussante selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que dans la formule (I) S est le reste d'un glucose. 7. Composition moussante selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend plus de 3 %, de préférence de 5 à 15 % en poids d'un alkylpolyglycoside hémisulfosuccinate de formule (I). 8. Composition moussante selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'un alkylpolyglycoside hémisulfosuccinate de formule (I) est associé à un alcool gras hémisulfosuccinate de formule (III): R'1 R'2 R' - O - CO - CH - CH - CO2M' (III) dans laquelle: - R' est un radical alkyle linéaire ou ramifié ayant de 6 à 32 atomes de carbone, de préférence de 8 à 16 atomes de carbone et plus préférentiellement de 10 à 14 atomes de carbone, - I'un de R'1 et de R'2 représente un groupe SO3M', I'autre est un atome d'hydrogène, de préférence le sodium, - M' est un métal alcalin. 9. Composition moussante selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que R et R' sont identiques. 10. Composition moussante selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un glycol ou un glycoléther. 11. Composition moussante selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un alcool gras R30H où R3 représente un radical alkyle linéaire ou ramifié comprenant de 6 à 32 atomes de carbone, de préférence de 8 à 14 atomes de carbone. 12. Composition moussante selon la revendication 11, caractérisée en ce que le rapport pondéral entre l'alcool gras et l'alkylpolyglycoside hémisulfosuccinate de formule (I), est compris entre 1/20 et 1/4. 13. Composition moussante selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un tensioactif non fluoré anionique, amphotère ou non ionique. 14. Composition moussante selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un polymère hydrosoluble. 15. Composition moussante selon la revendication 14 caractérisée en ce que le polymère hydrosoluble est un hétéropolysaccharide, tel la gomme xanthane. 16. Composition moussante selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisée en ce qu'elle comprend un sel minéral. 17. Composition moussante selon la revendication 16 caractérisée en ce que le sel minéral est MgCl2. 18. Utilisation d'une composition moussante selon l'une des revendications 1 à 17, comme émulseur anti-incendie. 19. Utilisation d'une composition moussante selon l'une des revendications 14 à 17, comme émulseur anti-incendie du type ARAFFF. 20. Utilisation d'une composition moussante selon l'une des revendications 1 à 13 ou selon l'une des revendications 16 et 17 lorsqu'elles dépendent des revendications 1 à 13 seulement, comme émulseur anti-incendie du type AFFF. 21. Utilisation d'une composition moussante selon l'une des revendications 1 à 15 pour former une mousse par foisonnement avec de l'eau de mer. 22. Utilisation d'une composition moussante selon l'une des revendications 16 et 17 pour former une mousse par foisonnement avec de l'eau de ville.