Водный раствор для тушения пожаров
AQUEOUS SOLUTION FOR FIRE EXTINGUISHING

Изобретение относится к составам на основе воды, применяемым при тушении пожаров и возгорании веществ, находящихся в различных агрегатных состояниях.
Известно, что вода является наиболее широко применяемым огнетушащим средством тушения пожаров [А.Н.Баратов, Е.Н.Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. - М.: Химия, 1979, с.64-72]. Для повышения огнетушащей способности воды в ее состав, как правило, вводят органические добавки, повышающие вязкость воды (загустители) или снижающие ее поверхностное натяжение (пенообразователи) Огнетушащую способность воды повышают также добавки неорганических солей.
Известно средство пожаротушения, содержащее 50-98 масс. % жидкого стекла, которое может включать 2-10 масс. % слюды размером зерна до 200 мкм и дополнительные добавки (пенообразователь, воду, порошок и др.). Эффективность действия такого состава обеспечивается способностью жидкого стекла образовывать на поверхности горения только изолирующую пленку, предотвращающую доступ кислорода воздуха к поверхности горения [Патент DE № 10054686, МПК A62D1/00, C09D1/02, C09D5/18, опубл. 06.06.2002].
Основным недостатком известного состава является его высокая вязкость, в связи с чем, огнетушащий состав наносится на поверхность горения из аэрозольных упаковок с помощью транспортирующих газов - азота, диоксида углерода или пенообразующих средств, а также с помощью других приспособлений.
Известен также состав, включающий 40-99,75 масс. % воды и 0,25-60 масс. % загущающей добавки - полиоксиалкиленорганосилоксанового блок-сополимера [Авторское свидетельство СССР №791380, МПК А62D1/00, 1980]. Двухкомпонентный состав раствора значительно упрощает процесс его приготовления, а добавка указанного блок-сополимера позволяет регулировать вязкость раствора в широких пределах, что позволяет осуществлять тушение пожаров на вертикальных поверхностях.
Основными недостатками этого состава являются дефицит и высокая стоимость полиоксиалкиленорганосилоксанового блок-сополимера, органическая природа блок-сополимера и обусловленные этим низкая температуростойкость и изолирующая способность. При попадании огнетушащего состава в зону высоких температур из него сначала испаряется вода, а в остающейся на поверхности горения пленке блок-сополимера повышается температура, и при температурах 180-450°С происходит полное разложение пленки блок-сополимера с выделением продуктов горения его органической составляющей. Образующаяся после выгорания органики кремнеземистая зола не обладает свойством сплошности и не обладает достаточной изолирующей способностью поверхности горения. Также недостатком данного состава является возможность выделения ядовитых продуктов горения при разложении органических компонентов состава.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является водный раствор для тушения пожаров [Патент РФ №2275951, МПК А62D1/00, 2004] содержащий воду, жидкое стекло с модулем 2,5-3,2, дополнительно содержащий высокомолекулярное ПАВ на основе поливинилового спирта, толуола и воды.
Основным недостатком данного состава является высокая скорость стекания с негоризонтальных поверхностей, ведущая к перерасходу при тушении.
Задачей настоящего изобретения является создание эффективного огнетушащего состава, обладающего температуростойкостью и высокой вязкостью.
Техническим результатом является низкая стекаемость состава с негоризональных поверхностей и его высокая изолирующая способность, что позволяет расширить арсенал средств для тушения пожаров.
Технический результат достигается тем, что водный раствор для тушения пожаров, содержащий воду, жидкое стекло с модулем 2,5-3,2 и высокомолекулярное поверхностно-активное вещество, при этом дополнительно содержит Preventol D2, а в качестве высокомолекулярного поверхностно-активного вещества ксантановую камедь, при следующем соотношении компонентов раствора, масс. %:
Жидкое стекло
10-50
Ксантановая камедь
0,05-0,8
Preventol D2
0,1
Вода
Остальное
Один из способов повышения эффективности распыления жидкого стекла в качестве тушащего состава состоит в снижении вязкости состава. Но чем ниже вязкость состава, тем быстрее он стекает с вертикальной поверхности, а также образует более тонкий слой неорганической пены, что приводит к перерасходу тушащего средства.
2
2
При приготовлении предлагаемого огнетушащего состава необходимо использовать жидкое стекло с модулем m=SiO/RO=2,5-3,2. Для предлагаемого состава величина силикатного модуля имеет большое значение, т.к. помимо пленочного изолирующего покрытия состав после испарения свободной воды выполняет роль пенообразующего покрытия, а интенсивность термического вспенивания жидкого стекла зависит от содержания в нем молекулярной и химически связанной воды, необходимое количество которой для вспенивания содержится при значениях силикатного модуля в пределах 2,5-3,2. Срок хранения состава в герметичных металлических емкостях практически неограничен и не вызывает коррозии металла.
Высокомолекулярное поверхностно-активное вещество - ксантановая камедь оказывает положительное влияние на эффективность огнетушения по причинам псевдопластичности ее растворов. Поэтому растворы для тушения пожаров хорошо распыляются, но при попадании на поверхность образуют более толстую и менее склонную к стеканию плёнку, что увеличивает эффективность расходования состава при тушении негоризонтальных поверхностей.
Составы, содержащие помимо жидкого стекла ксантановую камедь, образуют при кипении и осушении в зоне горения более толстый слой пены, так как добавка камеди стабилизирует кипящие пузырьки пара на поверхности раствора на время достаточное для их осушения и фиксации размера.
Благодаря относительно высокой толщине слоя раствора способного удерживаться на вертикальной поверхности без стекания, возникает дополнительный эффект, увеличивающий толщину слоя осушенной пены. После образования на поверхности пленки раствора, обращённой к огню, тонкого слоя твердой пены, внутренний жидкий слой раствора в процессе кипения местами надламывает наружный твёрдый слой уже сформированной пены и вытекает наружу, образуя новый наружный слой. За счёт этого процесса твердая пена на обрабатываемой поверхности приобретает большую толщину и является лучшим тепло- и газоизолятором.
Так как ксантановая камедь — полисахарид, она уязвима к микробиологическому воздействию при хранении состава, то дополнительно в состав вводится добавка Preventol D2 (фенилметоксиметанол), способная замедлять разрушение камеди микроорганизмами.
2
Проверка эффективности применения предлагаемого огнетушащего состава проводилась на объектах горения, выполненных из сухих сосновых бревен диаметром 100 мм в виде колодцевого сруба размером 1×1×1,5 м с общей поверхностью горения 12 м. Для обеспечения равномерности поджога объекта его внутренние и наружные стенки орошались предварительно бензином. Через 10 минут после начала горения производилось тушение. Результаты испытаний представлены в таблице.
При тушении объекта горения вода и предлагаемые составы подавались в виде струи. Выход за граничные концентрации состава приводит к ухудшению тушащей способности либо избыточной вязкости состава.
Таблица
№ примера
Состав, мас.%
Вязкость,сП
Толщина нестекающего слоя, мм
Расход, л
Вода
ПАВ
Жидкое стекло
Ксантановая камедь
Preventol D2
Предлагаемый состав
1
89,85
-
10
0,05
0,1
18
~0
28
2
49,85
-
50
0,05
0,1
40
~0,2
19
3
89,1
-
10
0,8
0,1
1520
~1
22
4
49,5
-
50
0,4
0,1
740
~0,5
6
вода
100
-
-
-
1
~0
61
прототип
50
0,01
50
-
25
~0
8
При увеличении количества жидкого стекла более 50 масс.%, состав становится неоднородным из-за значительного ухудшения растворимости ксантановой камеди.
При увеличении количества ксантановой камеди более 0,8 масс.%, для сохранения способности к распылению, доля жидкого стекла снижается до незначительной, практически исчезает свойство образовывать твердую, термостойкую неорганическую пену, слой которой надежно изолирует поверхность горения от доступа кислорода воздуха и действия теплового потока.
При одновременном снижении концентрации жидкого стекла до <10 масс.% и ксантановой камеди до <0,05 масс.% теряются свойства обоих ингредиентов данного состава, отличие по тушащему эффекту от воды становится незначительным.
Preventol D2 в количестве <0,1 масс.% недостаточно эффективен, дополнительное количество добавки сверх 0,1 масс.% - не даёт значительного увеличения срока хранения.
Оптимальным является следующее соотношение ингредиентов, масс.%: жидкое стекло – 50, ксантановая камедь – 0,4 , вода – 49,5, Preventol D2 — 0,1 так как одновременно обеспечивает оптимальную вязкость, эффективность тушения и срок хранения.
Проведенные испытания показали высокую эффективность использования предлагаемого огнетушащего состава. Его можно использовать при тушении пожаров, относящихся к классам А, В, С. Кроме того, предлагаемые растворы жидкого стекла целесообразно использовать в качестве огнезащитного средства для предотвращения возгорания других объектов, находящихся вблизи от очага пожара, например, стен деревянных зданий, отдельных деревьев и кустарников при лесных пожарах.
Подачу огнетушащего состава на объект возгорания можно осуществлять с помощью стационарных установок, пожарных машин. При тушении лесных пожаров предлагаемым составом можно заправлять ранцевые огнетушители.
Таким образом, водный раствор для тушения пожаров, содержащий воду, жидкое стекло с модулем 2,5-3,2, ксантановую камедь и Preventol D2 в заявленных соотношениях, обладает низкой стекаемостью с негоризональных поверхностей и высокой изолирующей способностью, что позволяет расширить арсенал средств для тушения пожаров.