(57)【要約】難燃剤組成物およびその製造方法に関する。該組成物は、水、高濃度アルカリ、少なくとも一つの無水クエン酸、クエン酸、酢酸またはそれらの塩、またはそれらの組合せを含む。また該組成物は、リン酸塩並びに少なくとも一つのリチウム、ナトリウムおよび／またはカリウムのカチオンと、少なくとも一つの酢酸塩、炭酸水素塩、炭酸塩および／または水酸化物のアニオンの組合せを含有する。次いで、該組成物のｐＨの値が、高濃度アルカリおよび／またはクエン酸／酢酸のそれぞれの量を調節することにより約６．５から７．５に調節される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
難燃剤組成物であって：
（ａ）少なくとも、以下の（ｂ）から（ｅ）に示す水溶性成分類を、腐食性を示さない量の範囲で溶解するのに十分な量の水；
（ｂ）水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび／または水酸化リチウムから成る群から選択される少なくとも一つの、またはそれらを組合せた高濃度アルカリ；
（ｃ）無水クエン酸、クエン酸、酢酸またはそれらの塩の少なくとも一つ、またはそれらの組合せ；
（ｄ）リン酸塩；
（ｅ）リチウム、ナトリウムおよび／またはカリウムのカチオンの少なくとも一つまたはそれらの組合せと、酢酸塩、炭酸水素塩、炭酸塩および／または水酸化物のアニオンの少なくとも一つとの組合せから選択されるアルカリ金属塩または化合物；
を含み、ここで前記組成物のｐＨ値が（ｂ）および／または（ｃ）の各量により６．５から７．５の間に調節される難燃剤組成物。
【請求項２】
前記酢酸の濃度が９０％を超える、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記高濃度アルカリが８０％を超える濃度である、前記請求項のいずれか一つに記載の組成物。
【請求項４】
前記高濃度アルカリが水酸化カリウムである、請求項３に記載の組成物。
【請求項５】
前記リン酸塩がピロリン酸テトラカリウムである、前記請求項のいずれか一つに記載の組成物。
【請求項６】
無水炭酸カリウムを更に含む、請求項５に記載の組成物。
【請求項７】
軟化剤を更に含む、請求項６に記載の組成物。
【請求項８】
前記組成物の最終的な比重が１．１から１．４の範囲になるように調節される、請求項７に記載の組成物。
【請求項９】
前記組成物が約１．３の比重を有する、請求項８に記載の組成物。
【請求項１０】
前記アルカリ金属塩または化合物が酢酸カリウムである、前記請求項のいずれか一つに記載の組成物。
【請求項１１】
前記水を約２８重量％から３８重量％の範囲で含む、請求項７に記載の組成物。
【請求項１２】
前記高濃度アルカリを１５重量％から２５重量％の範囲で含む、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１３】
前記高濃度アルカリが水酸化カリウムである、請求項１２に記載の組成物。
【請求項１４】
前記成分（ｃ）がクエン酸と酢酸の組合せである、請求項１３に記載の組成物。
【請求項１５】
前記酢酸を約８重量％から１３重量％の範囲で含む、請求項１４に記載の組成物。
【請求項１６】
前記酢酸を約１７重量％から２４重量％の範囲で含む、請求項１３に記載の組成物。
【請求項１７】
炭酸カリウムを約６重量％から１０重量％の範囲で含む、前記請求項１１から１６のいずれか一つに記載の組成物。
【請求項１８】
ピロリン酸テトラカリウムを約２重量％から３重量％の範囲で含む、前記請求項１１から１７のいずれか一つに記載の組成物。
【請求項１９】
炭酸水素ナトリウムを約３重量％から５重量％の範囲で含む、請求項１８に記載の組成物。
【請求項２０】
軟化剤を約０．５％から１．５％の範囲で含む、請求項１９に記載の組成物。
【請求項２１】
容器に攪拌しながら以下の成分群：
（ａ）少なくとも、以下の（ｂ）から（ｅ）に示す水溶性成分類を、腐食性を示さない量の範囲で溶解するのに十分な量の水；
（ｂ）水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび／または水酸化リチウムから成る群から選択される少なくとも一つの、またはそれらを組合せた高濃度アルカリ；
（ｃ）無水クエン酸、クエン酸、酢酸またはそれらの塩の少なくとも一つ、またはそれらの組合せ；
（ｄ）リン酸塩；
（ｅ）リチウム、ナトリウムおよび／またはカリウムのカチオンの少なくとも一つまたはそれらの組合せと、酢酸塩、炭酸水素塩、炭酸塩および／または水酸化物のアニオンの少なくとも一つとの組合せから選択されるアルカリ金属塩または化合物；
が順次加えられる難燃剤組成物の製造方法であって、最終製品が６．５から７．５の範囲のｐＨ値および１．２から１．４の範囲の密度を有するように、前記添加成分群が調節される方法。
【請求項２２】
容器に攪拌しながら以下の成分群：
（ｋ）水；
（ｌ）水酸化カリウム；
（ｍ）酢酸；
（ｎ）クエン酸；
（ｏ）炭酸カリウム；
（ｐ）ピロリン酸テトラカリウム；
（ｑ）炭酸水素ナトリウム；
（ｒ）軟化剤；
が順次加えられることを特徴とする難燃剤組成物の製造方法であって、最終製品が６．５から７．５の範囲のｐＨ値および１．２から１．４の範囲の密度を有するように、前記添加成分群が調節される方法。
【請求項２３】
攪拌しながら添加される前記成分群が、外部からかけられる可変磁場の影響を同時に受けながら、機械的に発生するエネルギー波の影響を同時に受けることを特徴とする、請求項２１または２２に記載の方法。
【請求項２４】
消火泡を発生するための膨張剤、発射剤または圧縮ガスを更に含む、請求項１に記載の難燃剤組成物。
【請求項２５】
実質的に実施例を参照して本明細書に記載された難燃剤組成物。
【請求項２６】
実質的に実施例を参照して本明細書に記載された難燃剤組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難燃剤組成物およびその製造方法に関する。より詳細には、本発明は火災の初期段階に伴う大量の熱を吸収する吸熱性を有する難燃剤組成物、およびそのような組成物を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火災の有害効果に対処するため水が使用されてきた。しかしながら、水は単独で使用した場合、ある種の火災に対してはしばしば不適当または非効率的である。それ故、火災に対する消火剤としての水の効率を向上するために、各種の物質および化学品が水に添加されてきた。
【０００３】
例えば、液状粘土懸濁液のような物理的粒子懸濁系、または濡れ、分散または浸透を助長する界面活性剤類、低沸点化学品類のような発泡剤類を含む混合物を創出する水溶性化学品類、または気泡を発生する圧縮ガス類を取込むような方法のいずれもが、火災および火災の有害効果に対する消火効果を向上するために、水と組合せて使用されてきた。
【０００４】
それにも拘わらず、これらの物質および改善された水溶液組成物の性質の多くは、それらの組成が有毒性、腐食性および／または環境に対する損傷性を有するという特性の故に、本質的な不利益を抱えている。
【０００５】
例えば、リン酸のナトリウム塩、カリウム塩またはアンモニウム塩は、水の消火能力を向上するために水と共に使用された場合、結果として比較的低い熱分解温度を有する水を生じ、従ってある条件下では使用中に粘着性の残渣を残すのみならず、有毒ガスを発生する。
【０００６】
更に、ハロゲン類も消化剤としての水の効率を向上するために好んで添加されるが、このようなハロゲン類も又、有毒ガスを発生し地球のオゾン層の破壊を招く可能性があるため、環境の点から不利益をもたらす。
【０００７】
それ故、上記の化学品類を含むこれら公知の難燃剤組成物は、従来の臭素化系またはリン酸エステル系難燃剤類と同様、いずれも生物の生命およびそれに伴う遺伝構成に対して重大な危険を有する可能性がある。
【０００８】
本発明の明細書においては、難燃剤という用語は、発火または大量の熱エネルギーと結合することにより火炎の拡大を防止できる化学製品を表現するために用いられる。この難燃剤は、材料に適用した際にその表面を保護でき、火災の発生およびそれに伴う裸火からその材料を保護する。このように材料がその火災の燃料にならないことによって裸火から材料を保護することにより、火災の裸火が更に拡大するのを防止する。
【０００９】
それ故、難燃剤組成物がその適用材料表面を保護し、裸火が保護された表面を移動する能力を制限することによって火災の拡大を抑制し、一方で、本質的に環境に優しく、安価に製造でき、且つ、その組成物が人間の皮膚に接触しまたは飲込まれた場合の重篤傷害の危険を潜在的に除去するための課題が依然として存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、自然で完全な生分解性があり、大量の熱エネルギー、例えば火災の初期段階に伴う熱を吸収し得る難燃剤組成物を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、そのような難燃剤組成物の製造方法を提供することである。
【００１２】
本発明の更に他の目的は、これまでに実用化されている従来の難燃剤組成物およびそれらの製造方法の不利な点および欠点のいくつかを克服しまたは実質的に改善すること或いはこれらに代わって、少なくとも、改善された難燃剤組成物およびその製造方法を世の中に提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
即ち、本発明の第一の形態として、難燃剤組成物であって：
（ａ）少なくとも、以下の（ｂ）から（ｅ）に示す水溶性成分類を、腐食性を示さない量の範囲で溶解するのに十分な量の水；
（ｂ）水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび／または水酸化リチウムから成る群から選択される少なくとも一つの、またはそれらを組合せた高濃度アルカリ；
（ｃ）無水クエン酸、クエン酸、酢酸またはそれらの塩の少なくとも一つ、またはそれらの組合せ；
（ｄ）リン酸塩；
（ｅ）リチウム、ナトリウムおよび／またはカリウムのカチオンの少なくとも一つまたはそれらの組合せと、酢酸塩、炭酸水素塩、炭酸塩および／または水酸化物のアニオンの少なくとも一つとの組合せから選択されるアルカリ金属塩または化合物；
を含み、ここで前記組成物のｐＨ値が（ｂ）および／または（ｃ）の各量により６．５から７．５の間に調節される難燃剤組成物が提供される。
【００１４】
そのような難燃剤組成物の一つの利点は、大量の熱エネルギーを吸収できるために、発火、再発火または火災の拡大を防ぐために材料の表面保護剤として利用できることである。
【００１５】
更なる利点は、該組成物が市販品として容易に入手可能で、且つ、安価な成分類を含むことである。
【００１６】
そのような組成物の更に他の利点は、水および（ｂ）から（ｅ）までの化学品類を含む難燃剤が環境に優しいということである。
【００１７】
有利な点は、該組成物のｐＨ値が中性に近いため、該組成物の主要構成成分が直ちに生分解を受け、非毒性成分類のイオン性水溶液であるため、万一使用者に接触しても皮膚に悪影響を与えないことである。
【００１８】
更に他の利点は、該難燃性組成物を構成する成分が、既知の有害物質またはがん原性(casernogenic)物質のいずれをも含まず、それ故そのような組成物がオーストラリア労働安全基準に従えば「非有害」に分類できることである。
【００１９】
そのような難燃剤組成物の更に他の利点は、該組成物が中性に近いｐＨを有するため、腐食効果を低減するまたは取除くことである。腐食効果を低減または取除くことにより、該難燃剤組成物は山火事の消火のような用途または建物内のスプリンクラー網のようなホース／パイプ分配システムに適用できる。
【００２０】
社会は、火災の制御不可能な拡大事態を抑制することに大きな関心を寄せている。現在そのような森林火災は、森林中や地面に「防火帯」として知られているものを導入し、これらの領域内の植物の葉に難燃剤を散布することによって抑制されている。それにも拘わらず、前記したように、これらの従来知られている難燃剤組成物に伴う問題は、それらが本質的に環境に優しいものではなく、従ってそれが適用される物質を潜在的に損傷または枯らす可能性があるということである。
【００２１】
しかしながら、本発明の難燃剤組成物は、該組成物を構成する成分のせいで、環境に悪影響を与えることなく森林内の植物の葉や地面に難燃剤をかけることを可能にする。環境は、難燃剤組成物中に存在するいかなる有毒または有害物質にいかなる方法においても曝されることがないので、該組成物の適用によって森林または土地を将来にわたって損傷する危険はない。
【００２２】
本発明の難燃剤組成物は、火災の危険がある場合スプリンクラーシステムを用いた能動散布用に現在使用されている難燃剤類に対する、改良された代替品を提供する。本発明の難燃剤組成物が環境に対する有毒物を含まないことおよび極めて良好なエネルギー吸収能力を有することを通じて、例えば溶接や切削工程に関係する「高温作業」によって特徴付けられる環境に置いておける、安全で実用的な組成物が提供される。有利なことに、例えば木材、紙およびセルロースのような可燃性の製品を貯蔵し収容する貯蔵場所と同等の環境例に対しても、同じことが云える。
【００２３】
石炭産業において、炭塵はメタンガスと組み合わされると重大な危険を構成するが、本発明の難燃剤は、炭塵の発火とそれに続く爆発の危険を著しく低減する筈である。
【００２４】
本発明の難燃剤組成物の更に他の利点は、すぐに燃え易い織物類に織物の色やデザインに関して何ら不利益を伴うことなしに使用できることである。
【００２５】
好ましくは、該難燃剤組成物中の該高濃度アルカリは、８０％を超える濃度である。
【００２６】
好ましくは、該酢酸は高濃度液であり、約９０％の濃度レベルである。
【００２７】
好ましくは、該難燃剤組成物は、該リン酸塩がピロリン酸テトラカリウムであることを特徴とする。
【００２８】
好ましくは、該ピロリン酸テトラカリウムは、リン酸エステルの形成を避けるために、９８％を超える高濃度の形態のものである。ある種の不利な点の一つは、これらのエステルが生体組織に対して危険性を与えることである。
【００２９】
好ましくは、該難燃剤組成物は、更に炭酸カリウムを含む。
【００３０】
該難燃剤組成物中に炭酸カリウムを含むことの利点は、それが該組成物を安定化させる付加的な要素を構成することである。
【００３１】
好ましくは、該難燃剤組成物は更に軟化剤を含む。該軟化剤は、好ましくはアンフォラック  ＹＣＥ  ベロール（Ａｍｐｈｏｌａｋ  ＹＣＥ  Ｂｅｒｏｌ）と等価のまたは同等の効果を有する界面活性剤である。
【００３２】
該難燃剤組成物が軟化剤を含むことの利点は、ある種の用途において、それが保護すべき特定の表面に対する該組成物の付着能力を向上させることである。例えば、該難燃剤組成物が織物類に適用された場合、該軟化剤は織物を構成する繊維の深部にまで組成物が効率的に拡がることを可能にする。
【００３３】
好ましくは、該難燃剤組成物は、最終的な比重が１．１から１．５の範囲になるように調節された組成を有する。より好ましくは、該組成物の比重は約１．３である。
【００３４】
好ましくは、該難燃剤組成物の該アルカリ金属塩または化合物は、酢酸カリウムである。
【００３５】
好ましくは、該難燃剤組成物は、約２８重量％から３８重量％の範囲の水を含む。
【００３６】
好ましくは、該難燃剤組成物は、１５％から２５％までの高濃度アルカリを含む。より好ましくは、該高濃度アルカリは水酸化カリウムである。
【００３７】
好ましくは、該難燃剤組成物は、酢酸およびクエン酸の組合せを含有する。該組成物は、好ましくは約８重量％から１３重量％の範囲の酢酸を含む。更に該組成物は、好ましくは約１７重量％から２４重量％の範囲のクエン酸を含む。
【００３８】
好ましくは、該難燃剤組成物は、約６％から１０％の範囲の炭酸カリウムを含む。
【００３９】
好ましくは、該難燃剤組成物中に含有されるリン酸塩は、ピロリン酸テトラカリウムである。より好ましくは、該組成物は約１．５重量％から３重量％の範囲のピロリン酸テトラカリウムを含む。
【００４０】
好ましくは、該難燃剤組成物は、約３％から５％の範囲の炭酸水素ナトリウムを含む。もし材料に難燃剤をより効率的に拡散するために軟化剤が組成物に添加されている場合、好ましくは、軟化剤は該組成物に対して０．５重量％から１．５重量％の範囲である。
【００４１】
本発明の更なる形態として、容器に攪拌しながら以下の成分群：
（ａ）少なくとも、以下の（ｂ）から（ｅ）に示す水溶性成分類を、腐食性を示さない量の範囲で溶解するのに十分な量の水；
（ｂ）水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび／または水酸化リチウムから成る群から選択される少なくとも一つの、またはそれらを組合せた高濃度アルカリ；
（ｃ）無水クエン酸、クエン酸、酢酸またはそれらの塩の少なくとも一つ、またはそれらの組合せ；
（ｄ）リン酸塩；
（ｅ）リチウム、ナトリウムおよび／またはカリウムのカチオンの少なくとも一つまたはそれらの組合せと、酢酸塩、炭酸水素塩、炭酸塩および／または水酸化物のアニオンの少なくとも一つとの組合せから選択されるアルカリ金属塩または化合物；
が順次加えられる難燃剤組成物の製造方法であって、最終製品が６．５から７．５までのｐＨ値および１．２から１．４までの範囲の密度を有するように、該添加成分群が調節される方法が提供される。
【００４２】
本発明の更なる形態として、容器に攪拌しながら以下の成分群：
（ｃ）水；
（ｄ）水酸化カリウム；
（ｅ）酢酸(acidic acid)；
（ｆ）クエン酸；
（ｇ）炭酸カリウム(dipotassium casrbonate)；
（ｈ）ピロリン酸テトラカリウム；
（ｉ）炭酸水素ナトリウム；
（ｊ）軟化剤；
が順次加えられることを特徴とする難燃剤組成物の製造方法であって、最終製品が６．５から７．５までの範囲のｐＨ値および１．２から１．４までの範囲の密度を有するように、該添加成分群が調節される方法が提供される。
【００４３】
好ましくは、該難燃剤組成物の製造方法は、更に、攪拌しながら添加される成分群が、外部からかけらる可変磁場の影響を同時に受けながら、機械的に発生するエネルギー波の影響を同時に受けることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【００４４】
本発明を更に説明するために、自然に完全に分解され得る有機酸類および非有機アルカリ類を用いて、これらを容器中で攪拌しながら混合して化学反応を引起し、化学反応を安定化させる物質を加えながら、形成した塩および難燃剤組成物の全体的な特性が吸熱性を有するような、一連の難燃剤組成物群を調製した。
【００４５】
最適な吸熱性を有する最終製品の製造を設計すると、発熱反応を含む製造工程に帰着する。従って、混合工程の間で大量の熱が発生する。生物の健康に対する既知の危険性を有しない、天然に存在する原料のみを含有する難燃剤組成物を使用することにより、以下に記載される方法で製造される難燃剤組成物が汎用される機会が増大する。
【００４６】
以下の実施例は単に説明目的だけのものであり、本明細書に直接開示されていない細部での変更および／または改善を行い得ると認識される。そのような変更が実質的に最終製品またはその機能を変えてしまわない範囲で、そのような変更は、前記した特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範囲の中にあると考えられる。
実験手順
実施例１
【００４７】
本難燃剤組成物に含まれる成分は共に、ｐＨが６．５から７．５の範囲、好ましくは７．１の弱塩基性で、密度が１．２から１．４の範囲、好ましくは１．３である有機塩を形成する。このような制限を設けることによって、利用し得る大半の分野において、簡単な公知の方法を用いて本組成物が適用できるようになる。
【００４８】
実施例１は、強い反応熱の発生を伴う（発熱反応）、非有機溶液と有機酸の混合に基づいている。回転の一平面内（ｘ、ｙ）での攪拌ができる容器に流体（実施例１および２では、例えば、水）を添加し、流体自身が回転するように攪拌を続けることによって、本組成物に含まれて発熱反応に関わる物質の効率的な混合に有利な条件が実現する。
【００４９】
重量％で下記した成分を、高速混合容器に入れてあった水成分に添加することになる。下記の数値は全難燃剤組成物に対する重量％である：
水                      ３３％
水酸化カリウム          ２１％
酢酸                    １０％
クエン酸                ２１％
灰汁                      ８％
ピロリン酸テトラカリウム  ２％
炭酸水素ナトリウム        ４％
軟化剤                    １％
【００５０】
水成分を混合容器に入れ、他の成分を下記の通りの順に添加する。
【００５１】
高濃度（８７％を超える）水酸化カリウムの液流を水の渦の中心に向けて注ぎ込むようにして水に加える。実施例の水酸化カリウムのような高濃度のアルカリを添加すれば、この種の混合方法で、化学反応とそれに付随する発熱反応が起こるであろう。
【００５２】
この混合液を回転しそして強く攪拌しながら、高濃度（９６％を超える）酢酸をその流れに向かって加えることにより発熱反応が再び起こる。
【００５３】
次いで、回転を続けている混合液に全く水を含まない天然クエン酸を加える。
【００５４】
次いで、回転を続けている混合液に灰汁とも呼ばれる炭酸カリウムで全く水を含まないものを加える。この炭酸塩は混合液を安定させるための重要な成分である。
【００５５】
次いで、リン酸塩を上記されているように約２％と非常に低い割合で添加する。リン酸エステルの添加を避けるために、このリン酸塩には主としてピロリン酸テトラカリウムが選ばれ、そして（９９．５％を超える）高濃度で使用される。これは主として、リン酸エステルを使用することが環境に有害であるためである。ピロリン酸テトラカリウムを強く攪拌しながら添加する。
【００５６】
混合液を更に安定化させるために、このリン酸塩添加の後に炭酸水素ナトリウムを添加する。化学原料物質の１０％が化学反応中に炭酸ガスの形で放出されることに、注目すべきである。
【００５７】
この実施例では、軟化剤を本組成物に添加する。
【００５８】
最終製品のｐＨ、例えば７．１は、水酸化カリウムまたは酢酸を添加することでこの所望の値に調節される。
【００５９】
本難燃剤組成物は、その密度に関して最終的に検査される。この密度は約１．３である必要がある。
【００６０】
攪拌中に添加される成分が、外部からかけられた可変磁場の影響を同時に受けながら、機械的に発生するエネルギー波の影響も同時に受けることが実際に起こり得ることがわかった。
実施例  ２
【００６１】
本発明を更に説明する本実施例においては、アルカリ金属カチオンが１Ａ族のアルカリ金属類であるリチウム、ナトリウムおよびカリウムから選ばれ、且つカチオンがリチウム、ナトリウムおよびカリウムから選ばれ、アニオンが酢酸塩、炭酸水素塩、炭酸塩および水酸化物から選ばれる１Ａ族のアルカリ金属の塩基性塩または化合物を１種以上添加することで、ｐＨ値が６．５から７．５の範囲に入る、クエン酸のジアルカリ金属塩の難燃剤組成物が得られる。
【００６２】
好ましいクエン酸塩はクエン酸のジカリウム塩であり、好ましい塩基性塩は酢酸カリウムである。本難燃剤の塩または塩混合物は、高温での性能安定性および発熱容量を改善するために、リン酸塩類の中で最も潜在有害性が少ないと一般に考えられているピロリン酸テトラカリウムを所望により少量含んでよい。
【００６３】
本難燃剤は所望により、例えば炭酸水素ナトリウムおよび／または炭酸カリウムのような中和性または緩衝性の化合物を追加して含んでよい。
【００６４】
本難燃剤は、６．５から７．５の範囲のｐＨ値、および1．2から１．４の範囲の比重を有し、実施例２で示されたように製造すれば、その典型的な測定値（概略値）は  ｐＨ＝７．１５、および、ＳＧ＝１．３６５となる。
クエン酸塩          １０％
酢酸塩              ２８％
リン酸塩              ２％
炭酸水素ナトリウム    ３％
水                  ４７％
【００６５】
他に指定がない限り、百分率は全て分子量についての重量百分率であり、全てのｐＨ値および比重は２０℃での測定値に関するものであることに注意して欲しい。塩濃度が高いとｐＨ測定に際して「塩効果」を招く恐れがあることにも注意すべきである。本実施例に基づいて配合する際には、溶解度データをよく調べ、考慮に入れなければならない。
【００６６】
本難燃剤は、クエン酸を原料成分とし、カチオンがリチウム、ナトリウムおよびカリウムの１Ａ族アルカリ金属カチオンから選ばれ、アニオンが酢酸塩、重炭酸塩、炭酸塩および水酸化物のアニオンから選ばれる塩基性塩または化合物との制御された反応により、クエン酸のジアルカリ金属塩を生成することで製造されてよい。
【００６７】
クエン酸の分子量は１９２．０７０、溶解度は６２２ｇ／ｌ（約３グラムモルのクエン酸／５５グラムモルの水）、および水溶液のｐＨは約１．３から約２．０である。溶解に際して、温度が低下する（吸熱変化）。クエン酸と塩基性物質の反応では相当の熱エネルギーが発生し、このため泡立ちを伴うので、温度を低く保ち過剰な泡立ちを避けるために、反応物の供給速度を制御し注意しなければならない。更に、ステンレス製の混合容器を使用して効率的に攪拌すれば、熱の放散や泡の分散に有効であると同時に反応効率の向上にもつながる。
【００６８】
第２の実施例に関わる反応および製造方法の種々の態様を次の諸工程で説明する。
【００６９】
工程  １
Ｃ6Ｈ8Ｏ7＋２ＫＯＨ＋１８Ｈ2Ｏ＝Ｋ2Ｃ6Ｈ6Ｏ7＋２０Ｈ2Ｏ＋反応熱
１９２．０７０＋１１２．２１６＋３２４．２８８＝２６８．２５４＋３６０．３２０＝６２８．５７４
４２．７％＋５７．５％＝１００％
【００７０】
１８グラムモルの水に１グラムモルのクエン酸が溶解した水溶液のｐＨは約２．０であった。
【００７１】
２グラムモルの水酸化カリウムを制御しながら添加し、温度を５０℃より低く保つと、ｐＨが約３．５まではクエン酸モノカリウムが生成し、ｐＨが約３．５から約５．２まではクエン酸ジカリウムが生成する。
【００７２】
９Ｃ6Ｈ8Ｏ7＋１８ＫＯＨ＋５０Ｈ2Ｏ  から成る類似の反応では、ｐＨが約５．６となった。
【００７３】
工程  ２
工程１と同様な方法だが、塩基性反応物質として炭酸リチウムを使い、クエン酸と反応させる。即ち
Ｃ6Ｈ8Ｏ7＋Ｌｉ2ＣＯ3＋１８Ｈ2Ｏ＝Ｃ6Ｌｉ2Ｈ6Ｏ7＋１９Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2
１９２．０７０＋７３．８９１＋３２４．２８８＝２０３．９３４＋３４２．３０４＋４４．０１１＝５９０．２４９
３４．６％＋５８．０％＋７．４％＝１００％
【００７４】
炭酸リチウムの溶解度は、１．３ｇ／ｌ（３１３グラムモルのＨ2Ｏに１グラムモルのＬｉ2ＣＯ3）と非常に低いので、先ずクエン酸を水に加え、次いで炭酸リチウムを反応物質として添加する。この反応では熱の発生は少ないが、炭酸ガスが発生し、泡として相当な体積膨張をもたらすから、これを効率的な混合または攪拌によって軽減しなければならない。ＣＯ2は「温室効果ガス」であり、他用途のために捕集し、大気中に逃げないようにしなければならない。生成したクエン酸ジリチウムのｐＨは約４．５である。
【００７５】
工程  ３
同様に
２ＣＨ3ＣＯＯＨ＋Ｌｉ2ＣＯ3＋８Ｈ2Ｏ＝２ＣＨ3ＣＯＯＬｉ＋９Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2
では、ｐＨは約５．８である。
【００７６】
工程  ４
溶解熱を制御しながら２グラムモルのＫＯＨを１０グラムモルのＨ2Ｏに徐々に加え、温度を約５０℃より下に保つ。次いで、１グラムモルの酢酸を徐々に添加すると、ｐＨが約９．５で１グラムモルの酢酸カリウムＣＨ3ＣＯＯＫが生成する。
ＣＨ3ＣＯＯＨ＋ＫＯＨ＋１０Ｈ2Ｏ＝ＣＨ3ＣＯＯＫ＋１１Ｈ2Ｏ＋反応熱
６０．０５４＋５６．１０８＋１８０．１６０＝９８．１４６＋１９８．１７６＝２９６．３２２
３３．１％＋６６．５％＝１００％
【００７７】
工程  ５
工程４と同様に、
１８ＣＨ3ＣＯＯＨ＋１８ＫＯＨ＋５０Ｈ2Ｏ＝１８ＣＨ3ＣＯＯＫ＋６８Ｈ2Ｏ＋反応熱
１０８０．９７２＋１００９．９４４＋９００．８００＝１７６６．６２８＋１２５５．０８８＝２９９１．７１６
５９．１％＋４０．９％＝１００％
この工程はＫＯＨの最低溶解度要件を示している。
【００７８】
工程  ６
固体のＣＨ3ＣＯＯＫを水に溶解し、ｐＨが約８．７から、２５３０  グラムモル／ｌ、即ち２５ＣＨ3ＣＯＯＫ／５５Ｈ2Ｏの溶解度の限界である時のｐH約１１．１の範囲のアルカリ性溶液を得る。１８ＣＨ3ＣＯＯＫを６８Ｈ2Ｏに添加、溶解する。次いで、１３０Ｈ2Ｏに溶解した１８ＫＯＨを添加し、続いて固体のクエン酸を徐々に加える。反応をまとめると次のようになる。
１８ＣＨ3ＣＯＯＫ＋９Ｋ2Ｃ6Ｈ6Ｏ7＋２１６Ｈ2Ｏ
１７６６．６２８＋２４１４．２８６＋３８９１．４５６＝８０７２．３７０
２１．９％＋２９．９％＋４８．２％＝１００％
【００７９】
工程  ７
これらの成分を次の順序で混合する。
水（ｐＨ６．５）                ３３％
ＫＯＨ（最低８５％灰汁）        ２１％
ＣＨ3ＣＯＯＨ（最低９６％）     １０％
無水クエン酸Ｃ6Ｈ8Ｏ7            ２１％
この段階でｐＨを測定すると、約５．８であり、そしてＳＧ＝１．３１０  であった。
【００８０】
無水Ｋ2ＣＯ3                                         ８％
Ｋ4Ｐ2Ｏ7 (最底９９．５％)                           ２％
ＮａＨＣＯ3 (最底９９．５％)                         ４％
界面活性剤―Ａｍｐｈｏｌａｃ  ＹＣＥ   Ｂｅｒｏｌ   １％
【００８１】
ここでｐＨは、ＫＯＨ、Ｋ2ＣＯ3またはＮａＨＣＯ3の追加量によって好ましい値に調節するか、必要に応じてＣＨ3ＣＯＯＫ、酢酸またはクエン酸の追加量によっても調節することができる。
【００８２】
本実施例の反応をまとめると次のようになる。
１８０Ｈ2Ｏ＋１８ＫＯＨ＋１８ＣＨ3ＣＯＯＨ＝１８ＣＨ3ＣＯＯＫ＋１９８Ｈ2Ｏ
１８ＣＨ3ＣＯＯＫ＋１９８Ｈ2Ｏ＋１８ＫＯＨ＋９Ｃ6Ｈ8Ｏ7＝１８ＣＨ3ＣＯＯＫ＋９Ｋ2Ｃ6Ｈ6Ｏ7＋２１８Ｈ2Ｏ＝２２％＋３０％＋４８％
追加される各成分については、およそ上記の典型的な分析結果になるはずである。
【００８３】
本難燃剤は風雨に曝されない屋内環境で、密閉された容器内で室温にて保管すると、２年を超える貯蔵寿命を有する。オーストラリアの秋／冬の風雨に曝される屋外条件では、３ヶ月未満で生分解すると考えられる。
【００８４】
前記の実施例について、温度、ｐＨおよび比重の測定結果から、本難燃剤製品のｐＨが約４．５から６．５の値に容易に調節または調合できることがわかる。公知の「ソーダ」または「ソーダ−酸」原理に基づき、そしてアルカリ金属塩または化合物−とりわけ炭酸水素ナトリウムまたは炭酸カリウムが好ましい−に対する本難燃剤の適切な比率を使用して、中性に近い泡を発生させるのに、このｐＨ範囲が有利である。実験結果では、相当量の泡を発生させ得ることが分かり、生じた泡のｐＨ測定によると、ｐＨが６．５から７．５の範囲のほぼ中性であることが分った。
【００８５】
本発明の難燃剤は、毒性がなく環境上安全であると言われる蛋白質系薬剤や、いくつかのフッ化ヨウ化炭化水素類（ＦＩＣＳ）のような他の膨張剤との組合せにも理想的である。本発明の難燃剤を原液で、即ち実用面から６０〜７５重量％の最小含水率に調合された状態で使用する圧縮空気泡システム（ＣＡＦＳ）は、通常の混合比で原液０．２容積％が特に有利で、この時、０．２％原液、９．９８％水および９８％空気の泡（平均膨張率＝１０）を生成する。
【００８６】
本発明による方法によって製造される難燃剤組成物は、このように、自然界で完全に分解しうる有機酸類と非有機アルカリ類の化学反応に基づくものであり、それにこの反応を安定化させる物質がある程度添加されており、毒性がなく、水溶性で自然界において分解しうる難燃剤を得る目的に適した、吸熱性に優れた塩を生成すること目指している。
【００８７】
本発明は、実施例１および２により相当詳細に説明される特定の態様の形で記載されたが、この記載は専ら説明のためであること、および、本開示に鑑み当業者には、代替する態様や調製技術が明らかになると考えられるから、本発明はこれらの記載に必ずしも限定されないことを理解すべきである。
【００８８】
従って、再度示されるように、上記から逸脱することなしになされる諸修正が、記載された本発明の精神および範囲に則して考えられる。
【国際調査報告】
2005536246.tif 000002
2005536246.tif 000003