JP2024123846A

JP2024123846A - 泡消火剤

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Publication number: JP2024123846A
Application number: JP2023031595A
Authority: JP
Inventors: 寿彦大類; 勇司川又
Original assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Priority date: 2023-03-02
Filing date: 2023-03-02
Publication date: 2024-09-12
Anticipated expiration: 2043-03-02
Also published as: US20240293694A1; EP4424386A1; JP7352122B1; CN118576946A; WO2024181564A1

Abstract

【課題】フッ素系界面活性剤を含有せず、消火性能の高い泡消火剤を提供する。【解決手段】泡消火剤は、１４質量％以上のアニオン系界面活性剤、０．２質量％以上の両性界面活性剤、１．０質量％以上のＨＬＢが１５以上のノニオン界面活性剤及び溶剤を含有し、フッ素系界面活性剤を含有しない泡消火剤。【選択図】図７

Description

本発明は、フッ素系界面活性剤を含有しない泡消火剤に関する。

従来から、消火剤としては水消火剤、強化液消火剤、ガス消火剤、粉末消火剤、泡消火剤等の様々なものが提案されている。このうち泡消火剤として例えば特許文献１では、水成膜形成型合成界面泡消火剤において液晶を形成可能な含フッ素系界面活性剤、炭化水素系界面活性剤、及びパーフルオロアルキル基と親水性基含有フッ素系共重合オリゴマーを含有する消火剤組成が開示されている。

特開平４－１８７１６３号公報

特許文献１で示される泡消火剤では含フッ素系界面活性剤が含まれているが、フッ素自体が環境に悪影響を及ぼす可能性があることから、泡消火剤の原料としてはその利用を控えたいニーズがある。

本発明は、フッ素系界面活性剤を含有せず、消火性能の高い泡消火剤を提供する。

［概念１］
本発明による泡消火剤は、
１４質量％以上のアニオン系界面活性剤、０．２質量％以上の両性界面活性剤、１．０質量％以上のＨＬＢが１５以上のノニオン界面活性剤、及び溶剤を含有し、
フッ素系界面活性剤を含有しなくてもよい。

［概念２］
概念１による泡消火剤において、
ノニオン界面活性剤は、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル又はポリオキシエチレン（７～６５）ウンデシルエーテルを含んでもよい。

［概念３］
概念１又は２による泡消火剤において、
ノニオン界面活性剤のＨＬＢが１８以上となってもよい。

［概念４］
概念１乃至３のいずれか１つによる泡消火剤において、
無機紛体、シリコーン成分、金属石鹸及び炭酸塩を含有しなくてもよい。

本発明によれば、フッ素系界面活性剤を含有せず、消火性能の高い泡消火剤を提供できる。

５部のノニオン界面活性剤を配合した際における、ノニオン界面活性剤のＨＬＢと発泡倍率との関係を示したグラフ。１０部のノニオン界面活性剤を配合した際における、ノニオン界面活性剤のＨＬＢと発泡倍率との関係を示したグラフ。２０部のノニオン界面活性剤を配合した際における、ノニオン界面活性剤のＨＬＢと発泡倍率との関係を示したグラフ。５部のノニオン界面活性剤を配合した際における、ノニオン界面活性剤のＨＬＢと２５％還元時間との関係を示したグラフ。１０部のノニオン界面活性剤を配合した際における、ノニオン界面活性剤のＨＬＢと２５％還元時間との関係を示したグラフ。２０部のノニオン界面活性剤を配合した際における、ノニオン界面活性剤のＨＬＢと２５％還元時間との関係を示したグラフ。消火後の泡の残り方を示した写真。

実施の形態
本実施の形態の泡消火剤は、１４質量％以上のアニオン系界面活性剤、０．２質量％以上の両性界面活性剤、１．０質量％以上のＨＬＢが１５以上のノニオン界面活性剤、及び溶剤を含有している。

本実施の形態の泡消火剤はフッ素系界面活性剤を含有しなくてもよい。また本実施の形態の泡消火剤はフッ素及びフッ素を元素として含む化合物（フッ素含有化合物）を含まなくてもよい。フッ素は環境に悪影響を及ぼす可能性があることから、泡消火剤がフッ素系界面活性剤を含有しない場合には、環境に優しい泡消火剤とすることができる点で有益である。環境への配慮を重視する場合には、泡消火剤は、ＰＦＡＳを含まないことが非常に有益である。なお、本願においてフッ素やフッ素系界面活性剤を含むフッ素含有化合物を含有しないというのは意識的に添加される化合物として含有しないことを意味しており、不可避的に混入する量のフッ素やフッ素含有化合物が含まれることを除外するものではない。また海水にもフッ素が含まれているが、フッ素を含有させない理由は環境に配慮してのものであることから、海水に含まれる量のフッ素であれば問題にはならない。

アニオン系界面活性剤としては例えば、カルボン酸系、スルホン酸系、硫酸エステル系、リン酸エステル系等の任意の親水性基と、脂肪族、芳香族等の任意の疎水性基とを有する化合物が挙げられる。アニオン系界面活性剤の含有量は発泡性・泡持ち性の観点から１４質量％以上であることが好ましく、１６質量％以上であることがより好ましく、２２質量％以上であることがさらにより好ましい。泡消火薬剤への原液への可溶性への観点からすると、アニオン系界面活性剤の含有量の上限は５０％であることが好ましい。

より具体的には、アニオン系界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸又はその塩類、ジエチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム、ジイソトリデシルスルホコハク酸ナトリウム等のジアルキルスルホコハク酸又はその塩類、ジ（ポリオキシエチレン２－エチルヘキシルエーテル）スルホコハク酸ナトリウム、ジ（ポリオキシエチレンイソトリデシルエーテル）スルホコハク酸ナトリウム等のジポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホコハク酸又はその塩類、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル硫酸ナトリウム等のポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸又はその塩類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸アンモニウム等のポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸アンモニウム等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩類、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸アンモニウム等のポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステル塩類、ポリオキシエチレン－ポリオキシプロピレングリコールエーテル硫酸又はその塩類、ラウリル硫酸ナトリウム、高級アルコール硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸又はその塩類、オレイン酸カリウム、オレイン酸ナトリウム、半硬化牛脂脂肪酸ナトリウム等の脂肪酸又はその塩類、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ジアンモニウム、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸カルシウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム等のアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸又はその塩類、芳香族スルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合物の塩類、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム等の芳香族スルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合物の塩類、ラウロイルサルコシンナトリウム等のＮ－アシルサルコシン酸塩、Ｎ－ミリストイル－Ｎ－メチルタウリンナトリウム、ヤシ油脂肪酸メチルタウリッドナトリウム等の高級脂肪酸アミドスルホン酸又はその塩類、及びＮ－ステアロイルグルタミン酸ジナトリウム、Ｎ－ステアロイルグルタミン酸モノナトリウム等のＮ－アシルグルタミン酸又はその塩類等が挙げられる。

両性界面活性剤としては、例えば、アルキル又はアルケニルベタイン型、アルキル又はアルケニルアミドベタイン型、アルキル又はアルケニルスルホベタイン型、アルキル又はアルケニルアミドスルホベタイン型、イミダゾリン型、アミノ酸型、アミンオキサイド型化合物等が挙げられ、より具体的には、ラウリルジメチルアミンオキサイドやラウリン酸アミドプロピルベタインを挙げることができる。両性界面活性剤の含有量は消火性が向上することから０．２質量％以上であることが好ましく、１．０質量％以上であることがより好ましく、１．８質量％以上であることがさらにより好ましい。界面活性剤の希釈溶液への可溶性、発泡性の悪化からすると、両性界面活性剤の含有量の上限は１０％であることが好ましい。

ＨＬＢが１５以上のノニオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレン（７～６５）ウンデシルエーテル等のうちＨＬＢが１５以上のものが挙げられる。ＨＬＢが１５以上のノニオン界面活性剤の含有量は泡持ち性が良くなることから１．０質量％以上であることが好ましく、２．０質量％以上であることがより好ましく、２．９質量％以上であることがさらにより好ましい。泡消火薬剤の原液の不凍性の観点からすると、ＨＬＢが１５以上のノニオン界面活性剤の含有量の上限は３０％であることが好ましい。ＨＬＢが１８以上のノニオン界面活性剤の含有量は少なくても消火性が高い点で優れている（後述する表７参照）。なお、ＨＬＢが高すぎると泡消火薬剤の原液へと溶解しなくなるであることから、上限値のＨＬＢは１９．５以下としてもよい。

溶剤としては、例えば、アルキルベタイン型界面活性剤、イソプロピルアルコール、メタノール、アセトン、メチルエチルケトン、ブトキシエタノール、エチルセロソルブ、ブチルカルビトール、エチレングリコール、エタノール等を用いてもよい。泡消火剤は溶剤として水を含有してもよいが、泡消火薬剤の不凍性、高級アルコールの溶解性という観点からすると、水の含有量は６０質量％以下であることが好ましい。

泡消火剤は、泡持ち性向上のためにミリスチルアルコール、ラウリルアルコール等の高級アルコール、トリエタノールアミン、ポリビニルピロリドン、キサンタンガム等の増粘剤、尿素等を含んでもよい。

泡消火剤は中和剤を含有してもよい。中和剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化アンモニウム、アンモニア、アミン、トリエタノールアミン、３－ジメチルアミノエタノール等を用いてもよい。なお、泡消火剤は水で１～６質量％に希釈されて利用されることがあるが、水として海水を用い場合には、このような中和剤を用いることが有益である。

泡消火剤は、防錆剤を含有してもよい。防錆剤としては、例えば１，２，３－ベンゾトリアゾール、安息香酸Ｎａ等を用いてもよい。

無機紛体、シリコーン成分、金属石鹸、炭酸塩等が含まれる場合には、泡立ち性が悪くなり、消火性能が悪化するため、本実施の形態の泡消火剤は無機紛体、シリコーン成分、金属石鹸、炭酸塩等を含まない態様としてもよい。

泡消火剤を合成海水で３％に希釈し、希釈した溶液をハンドスプレーに充填した。
直径１２０ｍｍのステンレス容器に水２００ｍＬ及びヘプタン２０ｍＬを投入した後に着火し、予燃として１分放置した後、ハンドスプレーであらゆる方向から泡を吹きかけ、消火時間を測定した。

実施例及び比較例における泡消火剤に含まれる成分として、アニオン系界面活性剤としては、ラウリル硫酸トリエタノールアミンを用い、両性界面活性剤としてはラウリルジメチルアミンオキサイドを用いた。溶剤としては、水の他、ブチルカルビトールを用いた。このブチルカルビトールは、発泡向上剤としても機能する。泡持ち性向上のためにミスチルアルコールを用い、中和剤としてトリエタノールアミンを用いた。

実施例では、ＨＬＢが１５以上のノニオン界面活性剤の含有量及び成分を変えつつ、発泡倍率及び２５％還元時間を測定した。発泡倍率が高ければ高いほど、また２５％還元時間が長ければ長いほど消火性が高くなる。なお表１～５において小数第一位までで示されている数値は小数第二位の値を四捨五入して示している。

実施例１～１５及び比較例１～４では、ノニオン界面活性剤を５部、１０部及び２０部で添加している態様を示しているが、質量％で示すと、ノニオン界面活性剤を５部で含有する場合には、ノニオン界面活性剤が４．８質量％で含まれることになり、ノニオン界面活性剤を１０部で含有する場合には、ノニオン界面活性剤が９．１質量％で含まれることになり、ノニオン界面活性剤を２０部で含有する場合には、ノニオン界面活性剤が１６．７質量％で含まれることになる。

実施例１～１５及び比較例１～４における、その他の成分も質量％で換算すると以下のとおりになる。（合計１０５部の場合）
ラウリル硫酸トリエタノールアミン：２１．０質量％
ラウリルジメチルアミンオキサイド：１.７質量％
ブチルカルビトール：３５．２質量％
ミリスチルアルコール：１．０質量％
トリエタノールアミン：１．９質量％
水：３４．５質量％
（合計１１０部の場合）
ラウリル硫酸トリエタノールアミン：２０．０質量％
ラウリルジメチルアミンオキサイド：１.６質量％
ブチルカルビトール：３３．６質量％
ミリスチルアルコール：０．９質量％
トリエタノールアミン：１．８質量％
水：３３．０質量％
（合計１２０部の場合）
ラウリル硫酸トリエタノールアミン：１８．３質量％
ラウリルジメチルアミンオキサイド：１.５質量％
ブチルカルビトール：３０．８質量％
ミリスチルアルコール：０．８質量％
トリエタノールアミン：１．７質量％
水：３０．２質量％

ポリオキシエチレン（１２）ラウリルエーテル（ＨＬＢ：１５．３）を用い、その含有量を変化させた結果を実施例１～３で示し、ポリオキシエチレン（３０）オレイルエーテル（ＨＬＢ：１６．２）を用い、その含有量を変化させた結果を実施例４～６で示す。比較例１ではノニオン界面活性剤が含有されていない態様となっている。比較例１及び後述する比較例２～４と比較して、実施例１～６では、発泡倍率が高くなり、かつ２５％還元時間が長くなることを確認でき、消火性が高いことを確認できた。なお、図１乃至図６は、実施例１～２４及び比較例１～４の結果をグラフにしたものであるので、こちらも参照にされたい。

ポリオキシエチレン（７～３０）ウンデシルエーテル（ＨＬＢ：１６．４）を用い、その含有量を変化させた結果を実施例７～９で示し、ポリオキシエチレン（２３）ラウリルエーテル（ＨＬＢ：１６．９）を用い、その含有量を変化させた結果を実施例１０～１２で示す。実施例７～１２でも、比較例１～４と比較して、発泡倍率が高くなり、かつ２５％還元時間が長くなることを確認でき、消火性が高いことを確認できた。

ポリオキシエチレン（５０）ステアリルエーテル（ＨＬＢ：１７．８）を用い、その含有量を変化させた結果を実施例１３～１５で示し、ポリオキシエチレン（２０～５０）ウンデシルエーテル（ＨＬＢ：１７．９）を用い、その含有量を変化させた結果を実施例１６～１８で示す。実施例１３～１８でも、比較例１～４と比較して、発泡倍率が高くなり、かつ２５％還元時間が長くなることを確認でき、消火性が高いことを確認できた。

実施例１６～１８におけるノニオン界面活性剤を質量％で換算すると以下のとおりになる。
実施例１６（合計１０５部）の場合：３．３質量％
実施例１７（合計１１０部）の場合：６．４質量％
実施例１８（合計１２０部）の場合：１１．７質量％

ポリオキシエチレン（４１）ラウリルエーテル（ＨＬＢ：１８．１）を用い、その含有量を変化させた結果を実施例１９～２１で示し、ポリオキシエチレン（３５～６５）ウンデシルエーテル（ＨＬＢ：１８．５）を用い、その含有量を変化させた結果を実施例２２～２４で示す。実施例１９～２４でも、比較例１～４と比較して、発泡倍率が高くなり、かつ２５％還元時間が長くなることを確認でき、消火性が高いことを確認できた。特に実施例１９～２４ではノニオン界面活性剤のＨＬＢが１８を超えているが、５部含有させるだけで２５％還元時間が２００秒を超えており、少量の含有量であっても消火性が高いことを確認できた。

実施例１９～２４におけるノニオン界面活性剤を質量％で換算すると以下のとおりになる。
実施例１９（合計１０５部）の場合：３．３質量％
実施例２０（合計１１０部）の場合：６．４質量％
実施例２１（合計１２０部）の場合：１１．７質量％
実施例２２（合計１０５部）の場合：２．９質量％
実施例２３（合計１１０部）の場合：５．５質量％
実施例２４（合計１２０部）の場合：１０．０質量％

比較例２乃至４ではＨＬＢが１３．６のポリオキシエチレン（９）ラウリルエーテルの含有量を変化させた。

ノニオン界面活性剤を５部（４．８質量％）で含有させた際の消火時間を示すと以下のとおりになった。ＨＬＢが高ければ高いほど消火時間が短くなる傾向を確認でき、特にＨＬＢが１８以上となる場合には消火時間を格段に短くすることができた。また、消火後の泡の写真を図７で示すが、ＨＬＢが高い場合の方が消火後の密封性がよいことも確認できた。

ＨＬＢが１８．５からなるノニオン界面活性剤の含有量を変化させた際の消火時間を示すと以下のとおりになった。なおノニオン界面活性剤を２部で含有する場合（実施例２５）には、ノニオン界面活性剤が２．０（＝２／１０２）質量％で含まれることになる。

比較例１乃至４と実施例１乃至２４との結果を見れば明らかであるが、ＨＬＢが１５以上のノニオン界面活性剤を含有させることで、合成海水中においても発泡性と泡持ち性が改善することを確認できた。特にＨＬＢ１８が以上のノニオン界面活性剤を用いた場合には、少量であっても消火時間を短くすることができた（表７参照）。

上述した開示は特許請求の範囲に記載された発明を説明するための一例に過ぎず、当該開示によって特許請求の範囲に記載された発明が限定されることはない。また、出願当初の請求項の記載はあくまでも一例であり、明細書等の記載に基づき、請求項の記載を適宜変更することもできる。

［概念２］
概念１による泡消火剤において、
ノニオン界面活性剤は、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル又はポリオキシエチレン（７～６５）ウンデシルエーテルを含んでもよい。

ＨＬＢが１５以上のノニオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレン（７～６５）ウンデシルエーテル等のうちＨＬＢが１５以上のものが挙げられる。ＨＬＢが１５以上のノニオン界面活性剤の含有量は泡持ち性が良くなることから１．０質量％以上であることが好ましく、２．０質量％以上であることがより好ましく、２．９質量％以上であることがさらにより好ましい。泡消火薬剤の原液の不凍性の観点からすると、ＨＬＢが１５以上のノニオン界面活性剤の含有量の上限は３０％であることが好ましい。ＨＬＢが１８以上のノニオン界面活性剤の含有量は少なくても消火性が高い点で優れている（後述する表７参照）。なお、ＨＬＢが高すぎると泡消火薬剤の原液へと溶解しなくなるであることから、上限値のＨＬＢは１９．５以下としてもよい。

Claims

１４質量％以上のアニオン系界面活性剤、０．２質量％以上の両性界面活性剤、１．０質量％以上のＨＬＢが１５以上のノニオン界面活性剤、及び溶剤を含有し、
フッ素系界面活性剤を含有しない、泡消火剤。
前記ノニオン界面活性剤は、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル又はポリオキシエチレン（７～６５）ウンデシルエーテルを含む、請求項１に記載の泡消火剤。
前記ノニオン界面活性剤のＨＬＢが１８以上となる、請求項１又は２に記載の泡消火剤。
無機紛体、シリコーン成分、金属石鹸及び炭酸塩を含有しない、請求項１又は２に記載の泡消火剤。