DE1621713B - Verfahren zur Herstellung von Feuerlöschmitteln - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Feuerlöschmitteln, die geeignet sind, Flammen zu löschen, welche bei der Verbrennung von flüssigen und gasförmigen Brennstoffen, wie z. B. flüssigen Kohlenwasserstoffen, Wasserstoff, Methan, und bei der Verbrennung von festen Brennstoffen, wie z. B. Holz, Papier und Textilien, entstehen.

In dem deutschen Patent 1 546 503 ist ein Verfahren zur Herstellung von Feuerlöschmitteln beschrieben, welches darin besteht, daß man ein Salz oder Hydroxid von Natrium oder von Kalium mit geschmolzenem Harnstoff mischt und hierauf die Schmelze abkühlen und verfestigen läßt und dann den Feststoff mahlt.

Es wurde nunmehr gefunden, daß unter gewissen Bedingungen Reaktionen zwischen Harnstoff und Bicarbonaten, Carbonaten und Hydroxiden von Natrium oder Kalium stattfinden, wobei neue feste Phasen entstehen, die sehr wirksame Feuerlöscheigenschaften besitzen.

Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Herstellung von Feuerlöschmitteln durch Vermischen von Harnstoff und mindestens einem Carbonat, Bicarbonat oder Hydroxid von Natrium oder Kalium oder einem Doppelsalz von Natriumcarbonat und Natriumbicarbonat im festen Zustand, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Feststoffgemisch auf eine Temperatur <150°C, vorzugsweise 100 bis 125° C, erhitzt wird.

Vorzugsweise wird das Gemisch vor dem Erhitzen verdichtet.

Harnstoff und Natrium- und/oder Kaliumsalz(e) bzw. Hydroxid(e) werden zweckmäßig im Verhältnis von 1 Mol Harnstoff zu 0,5 bis 1,5 Mol Natrium- und/oder Kaliumsalz(e) bzw. -hydroxid(e) verwendet.

Die bei der Umsetzung im festen Zustand erhaltenen Verbindungen werden in einer Menge von 75 Gewichtsprozent oder mehr gebildet, und sie besitzen die empirische Molekularformel MC₂N₂H₃O₃, worin M ein Kalium- oder Natriumatom bezeichnet. Besonders hohe Ausbeuten an den neuen Verbindungen werden erhalten, wenn die Temperatur zwischen 110 und 120⁰C liegt und das Alkali aus Kaliumbicarbonat oder Natriumbicarbonat besteht.

Die Feuerlöschmittel gemäß der Erfindung, die

die Verbindungen MC₂N₂H₃O₃ enthalten, sollten

• praktisch frei von Harnstoff sein, d. h. weniger als 2 Gewichtsprozent Harnstoff enthalten. Die Anwesenheit von mehr als dieser Harnstoffmenge in einer Zusammensetzung kann in gewissen Fällen die freifließenden Eigenschaften des Feuerlöschmittels herabsetzen.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung können den Feuerlöschmitteln auch noch andere Zusatzstoffe

ίο zugesetzt werden, beispielsweise solche, die das Zusammenbacken verhindern, und Mittel, die frei fließende Eigenschaften erzeugen, wie z. B. feinverteiltes Siliciumdioxid und andere feinverteilte kieselsäurehaltige Materialien, Calciumhydroxyphosphat, Fettsäuren und deren Salze, wie z. B. Stearinsäure und Calciumstearat; oberflächenaktive Mittel einschließlich Schäummittel; wasserabstoßend machende Mittel, wie z.B. Silikone, und Zusätze, die mit Feuerlöschschäumen verträglich sind. Andere Materialien, die ihrerseits selbst feuerlöschende oder flammhemmende Eigenschaften oder Antischweleigenschaften oder ähnliche brauchbare Eigenschaften zur Bekämpfung von Bränden besitzen, können ebenfalls zugesetzt werden, wie z. B. Ammoniumsulfat, Zinksulfat, Phosphate und Borate von Ammonium, Alkalimetallen, Zink, Aluminium und Calcium und nicht brennbare Harnstoff-Formaldehyd- und Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukte sowie nicht brennbare halogenhaltige Verbindungen, beispielsweise chlorierter Kautschuk und chloriertes oder bromiertes Paraffinwachs.

Zwar reagieren die Bicarbonate, Carbonate und Hydroxide von Kalium und Natrium sämtlich gemäß dem vorliegenden Verfahren mit Harnstoff, aber die höchsten Ausbeuten an den neuen Verbindungen werden mit Bicarbonaten erhalten. Von diesen ergibt Kaliumbicarbonat eine höhere Ausbeute an der Kaliumverbindung als Natriumbicarbonat an der entsprechenden Natriumverbindung ergibt. Die Verhältnisse von Harnstoff und Alkali im Reaktionsgemisch betragen zweckmäßigerweise 1 Mol Harnstoff auf 0,5 bis 1,5 Mol Alkali. Die bevorzugten Mengen an Harnstoff und Natrium- oder Kaliumbicarbonat sind 1 Mol Harnstoff auf 0,75 bis 1 Mol Alkalimetallbicarbonat.

Die Verbindungen MC₂N₂H₃O₃ können in der Weise isoliert werden, daß man zunächst ein Gemisch aus dem entsprechenden Alkali mit einem ausreichenden Überschuß an Harnstoff erhitzt, um sicherzustellen, daß das Reaktionsprodukt etwas nicht umgesetzten Harnstoff und kein Alkali enthält. Beispielsweise kann man ein Gemisch aus 1 Mol Harnstoff mit nicht mehr als 0,5 Mol Kalium- oder Natriumbicarbonat 3 bis 4Std. auf 100 bis 125° C erhitzen. Nachdem das

•55 Produkt abgekühlt ist, wird der nicht umgesetzte Harnstoff durch Lösungsmittelextraktion, beispielsweise mit Methanol, Äthanol oder Dimethylformamid, ^:; entfernt.

Es ist vorteilhaft, das Gemisch aus Harnstoff und Alkali, insbesondere wenn letzteres ein Carbonat ist, vor dem Erhitzen zu verdichten, da hierdurch die Reaktionsgeschwindigkeit und damit die Ausbeute an neuen Verbindungen in einer gegebenen Zeit erhöht wird. Beispielsweise kann das Gemisch in einer gekerbten Walzenpresse in eiförmige Körper verformt werden.

In den folgenden Beispielen erläutern die Beispiele 1 und 2 die Herstellung von Stoffzusammensetzungen

gemäß der Erfindung aus Harnstoff und Kaliumbicarbonat, Beispiel 3 erläutert die Herstellung der entsprechenden Zusammensetzung aus Harnstoff und Natriumbicarbonat und Beispiel 4 vergleicht die Feuerlöscheigenschaften der Zusammensetzungen aus Harnstoff und Kaliumbicarbonat mit den Eigenschaften eines Feuerlöschmittels auf der Basis von Natriumbicarbonat.

Beispiel 1

Kaliumbicarbonat und Harnstoff wurden getrennt auf eine durchschnittliche Teilchengröße weniger als 100 μ gemahlen und im Verhältnis von 100 kg Bicarbonat zu 72 kg Harnstoff gemischt, was 1 Mol KHCO₃ auf 1,2MoI CO(NH₂)₂ entspricht. Das Gemisch wurde dann in verschlossenen Schalen Ί Std. in einem Ofen auf 115°C erhitzt. Dabei wurde ein fester zusammengesinterter Körper erhalten, welcher über 95% der Verbindung der empirischen Molekularformel KC₂N₂H₃O₃ enthielt, wobei der Rest weitgehend aus Kaliumbicarbonat bestand. Zur Bestimmung der Feuerlöscheigenschaften wurde der zusammengesinterte Körper auf eine Teilchengröße von 12 mm zerkleinert, mit 2 Gewichtsprozent CaI-ciumhydroxyphosphat und 1 Gewichtsprozent CaI-ciumstearat gemischt und auf eine mittlere Teilchengröße von 80 μ gemahlen.

Beispiel 2

Kaliumbicarbonat und Harnstoff wurden getrennt auf eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 100 μ gemahlen und im Verhältnis von 1 Mol KHCO₃ zu 1,2 Mol CO(NH₂)₂ gemischt. Das Gemisch wurde dann zu eiförmigen Körpern mit einem Gewicht von ungefähr jeweils 10 g und einer Dichte von nicht weniger als 1,5 g/cm³ mit Hilfe einer gekerbten Walzenpresse verdichtet, welche mit einer Walzengeschwindigkeit von 3 U/Min, und einem Walzendruck von 3 t/25 mm Walzenbreite arbeitete. Die eiförmigen Körper wurden in Stücke mit einer Größe von annähernd 6 mm gebrochen und 1 Std. auf 115°C erhitzt. Das Produkt enthielt über 80 Gewichtsprozent der Verbindung mit der empirischen Molekularformel KC₂N₂H₃O₃, wobei der Rest weitgehend aus Kaliumbicarbonat bestand.

Beispiel 3

Kaliumbicarbonat mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 80 μ wurde mit Harnstoff, der vorher auf eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 100 μ gemahlen worden war, im Verhältnis von 1 Mol NaHCO₃ zu 1,2 Mol CO(NH₂)₂ gemischt. Das Gemisch wurde 36 Std. auf 115⁰C erhitzt, worauf es die Form eines zusammengesinterten Körpers aufwies,

ίο der ungefähr 50 Gewichtsprozent der Verbindung mit der empirischen Molekularformel NaC₂N₂H₃O₃ enthielt, wobei der Rest weitgehend aus Natriumbicarbonat bestand. Bei einer anderen Herstellung, bei der das Gemisch zuerst in einer wie im Beispiel 2 beschriebenen Weise verdichtet und dann erhitzt wurde, wurde ein Produkt, das ungefähr 60 Gewichtsprozent der Verbindung enthielt, bei einer etwas kürzeren Erhitzungszeit erhalten.

B e i s ρ i e 1 4

Für jedes Feuerlöschmittel gibt es eine kritische Aufbringgeschwindigkeit, unterhalb der das Mittel das Feuer nicht löschen kann. Die Bestimmung der kritischen Geschwindigkeiten ist somit ein geeignetes. Verfahren zum Vergleich der Feuerlöscheigenschaften. Benzinfeuer in Trögen von 1,22 -0,76 m und 1,22 ■ 1,22 m und 1,52-1,52 m wurden erzeugt, und die Feuerlöschmittel wurden aus Standardtrockenpulverfeuerlöschern aufgebracht, die mit verschiedenen Düsen mit Durchmessern bis herunter zu 1,59 mm ausgerüstet waren, um verschiedene Abgabegeschwindigkeiten zu erzeugen. Die Resultate von über 200 Versuchen zeigten, daß für ein handelsübliches Feuerlöschpulver auf der Basis von Natriumbicarbonat, das ein Mittel zur Verhinderung des Zusammenbackens enthielt, die kritische Aufbringgeschwindigkeit 0,122 kg/ m²/Sek. betrug, wogegen für die Zusammensetzung aus Harnstoff und Kaliumbicarbonat, die für diese Bestimmung, wie im Beispiel 1 beschrieben, hergestellt wurde, 0,0122 kg/m²/Sek. betrug. Die Durchmesser der Teilchen, bestimmt durch Luftdurchlässigkeitsmethoden, waren bei dem Natriumbicarbonat 8 μ und bei der Harnstoff-Kaliumbicarbonat-Zusammen-Setzung 9 μ.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Feuerlösch_r mitteln durch Vermischen von Harnstoff und mindestens einem Carbonat, Bicarbonat oder Hydroxid von Natrium oder Kalium oder einem Doppelsalz von Natriumcarbonat und Natriumbicarbonat im festen Zustand, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststoff gemisch auf eine Temperatur <150°C, vorzugsweise 100 bis 125° C, erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch vor dem Erhitzen verdichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Harnstoff und Natrium- und/oder Kaliumsalz(e) bzw. -hydroxid(e) im Verhältnis von 1 Mol Harnstoff zu 0,5 bis 1,5 Mol Natrium- und/oder Kaliumsälz(e) bzw. -hydroxid(e) verwendet werden.