DE602004006276T2

DE602004006276T2 - Mischung zur brandüberwachung und verfahren

Info

Publication number: DE602004006276T2
Application number: DE602004006276T
Authority: DE
Inventors: Seth Matthews ERDNER; Dwight Charlotte PAKAN
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2004-07-03
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2024-07-04
Also published as: JP4597984B2; WO2005014115A1; ATE361124T1; CN1826155B; JP2006528498A; ES2286642T3; DE602004006276D1; EP1651315A1; US20060157668A1; US7670513B2; AU2004262863B2; AU2004262863A1; PT1651315E; CY1107705T1; EP1651315B1; CN1826155A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Brandbekämpfungszusammensetzungen und -verfahren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Zusammensetzungen und Verfahren, die Brände wie Gebäudebrände, Waldbrände und Laufbräude verhindern, hemmen, unterdrücken oder löschen. Die Brandbekämpfungszusammensetzung enthält ein superabsorbierendes Polymer (SAP) bzw. einen Superabsorber, ein Farbmittel, ein Deckhilfsmittel sowie Wasser. Das Verfahren besteht darin, daß man natürliche oder technische brennbare Gegenstände entweder vor oder nach Entstehen des Brands mit einer ausreichenden Menge der wäßrigen Brandbekämpfungszusammensetzung beaufschlägt, um einen Brand zu verhindern, zu hemmen, zu unterdrücken oder zu löschen.
STAND DER TECHNIK
Wasser gilt immer noch als Mittel der Wahl zum Löschen der meisten Brände bzw. Zur Brandverhinderung. Dabei kommt das Wasser vornehmlich aus der Leitung oder beispielsweise bei einem Waldbrand aus Gewässern. Bei der Brandbekämpfung wird das Wasser mit den brennenden Gegenständen in Berührung gebracht, was die brennenden Gegenstände unter ihre Verbrennungs- oder Entzündungstemperatur abkühlt, wobei auch ein Wiederentzünden unterbunden wird. Zudem verdampft das mit den heißen Gegenständen in Berührung kommende Wasser, wobei sich der so entstandene Dampf ausdehnt und die zur Verbrennung erforderliche Luft verdrängt.
Wird jedoch ein Brand durch Besprühen mit Wasser gelöscht, so geht aufgrund von Wasserverlusten durch Abfließen oder Verdampfen eine löschende Wirkung von weniger als 10% der aufgesprühten Wassermenge aus. Nachteilig ist das insbesondere bei Waldbränden und Laufbränden, weil in diesen Fällen ein beträchtlicher Anteil der Wassermenge oft unter großem Aufwand von weither herangeschafft werden muß und dann doch keinen echten Nutzen bringt. Zudem wird die optimale Nutzung von Wasser bei Waldbränden und Laufbränden bisher dadurch erschwert, daß solche Brände häufig nach einer vorhergehenden Trockenperiode entstehen und der Boden eine entsprechend große Wasseraufnahmekapazität aufweist. Die Wasserverschwendung ist auch deswegen ein sehr wichtiger Aspekt der Waldbrandbekämpfung, weil ein Waldbrand typischerweise auch das trockene Unterholz, wie zum Beispiel Gras, Blätter und Heide, verzehrt und zu einzelnen Kronenbränden führt, die sich dann zum Kronenfeuer zusammenschließen.
Zum wenig nutzbringenden Wasserverbrauch kommt es auch bei anderen Brandtypen, wie zum Beispiel beim Dachbrand. In diesem Falle gelangt das Wasser oft über Türen, Öffnungen und Treppen in die unteren Etagen des Gebäudes und geht dadurch dem Brandbekämpfungszweck verloren. Das führt zu einem potentiellen Wassermangel, so daß sich das Feuer vom brennenden Dach nach unten ausbreitet. Darüber hinaus führt das in die unteren Etagen ablaufende Wasser häufig zu einem beträchtlichen Wasserschaden.
Durch Wald- und Streubrände entstehen jährlich Millionenverluste an Nutzwald und sonstigem Sachgut.
Dabei kommt es oft erst zu großen Schäden, weil das Feuer zum Zeitpunkt der ersten Brandmeldung und noch ehe Bekämpfungsmaßnahmen ergriffen werden können bereits außer Kontrolle geraten ist und ein Lauffeuer darstellt. Der auf derartige Feuer zurückzuführende Sachschadenverlust ist katastrophal und auch die damit verbundenen Bodenerosions- und Wasserscheideprobleme sind signifikant. Es ist daher wichtig, das Ausbreiten von Waldbränden möglichst zu minimieren und zu bekämpfen.
Ein weiteres Problem bei der Bekämpfung eines Waldbrandes ist, daß es nicht ohne weiteres genau ersichtlich ist, welche Gegenstände oder Flächen schon bespritzt worden sind und welche nicht. Das ist insbesondere bei der Bekämpfung von Waldbränden aus der Luft ein besonders schwieriges Problem. Dabei ist es im Interesse einer effizienten Brandbekämpfung, daß man alle in Betracht kommenden Gegenstände oder Flächen bespritzt, aber die Doppelbespritzung mancher Gegenstände oder Flächen minimiert.
Zur Verbesserung der Wirkung von Wasser bei der Waldbrandbekämpfung ist vor dem Feuer befindliches Holz und sonstiges Laubwerk mit verdicktem Wasser oder einen chemischen Brandverzögerer enthaltendem Wasser beaufschlagt worden, um ein Vorschieben der Flammenfront zu verzögern. Dabei sind zur Verteilung des Wassers schon verschiedene Verfahren zur Anwendung gekommen, unter anderem auch direktes Ansprühen und gezielter Abwurf aus der Luft. Letzteres ermöglicht die Brandbekämpfung auch in nicht ohne weiteres zugängigen Gebieten.
Zur Bekämpfung von Wald-, Freiland-, Gras- und Streulandlaufbränden kommen üblicherweise zwei Typen von Brandverzögerern zum Einsatz. Dabei unterscheidet man solche mit Sofortwirkung und solche mit Langzeitwirkung. Sofort wirkende Verzögerer basieren vornehmlich auf Wasser als Verbrennungsverzögerer. Verzögerer mit Langzeitwirkung enthalten neben Wasser einen wasserlöslichen chemischen Stoff, der auch nach Verdampfen des Wassers eine Verbrennung kurzzeitig wirksam verzögert.
Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen und Verfahren zum Verhindern, Verzögern, Unterdrücken und Löschen von Bränden, indem man verbrennbare Gegenstände entweder vor oder nach Verbrennungsstart mit einer ausreichenden Menge einer wäßrigen Zusammensetzung, enthaltend einen Superabsorber, ein Farbmittel sowie ein Deckhilfsmittel, beaufschlägt.
Die Verwendung eines Superabsorbers zur Brandbekämpfung ist schon vorgeschlagen worden, so beispielsweise in den US-PSen 5,190,110 und 5,849,210. Aus der US-PS Nr. 3,354,084 ist eine (a) einen Superabsorber, (b) einen nichtionischen wasserunlöslichen Feststoff und (c) einen optionalen nichtionischen oder anionischen wasserlöslichen Farbstoff enthaltende Zusammensetzung bekannt. Durch den wasserunlöslichen Feststoff erhöht sich die Viskosität eines Superabsorberhydrogels, was in verbesserter Brandbekämpfung resultiert. Wesentlich ist, daß eine wäßrige Dispersion des unlöslichen Feststoffs einen Widerstand von mindestens etwa 50 000 Ohm aufweist, sonst vermindert sich die Gelkapazität des Superabsorbers. Die in der US-PS Nr. 3,354,084 genannten unlöslichen Feststoffe sind im wesentlichen absolut wasserunlöslich und umfassen zum Beispiel Titandioxid, Kieselgel, Aluminiumpulver und Calciumsilicat. Als optionaler Farbstoff wird in der US-PS Nr. 3,354,084 allein Rhodamin B genannt.
Aus der europäischen Patentanmeldung 0 649 669 A1 ist ein Feuerlöschmittel bekannt, das (a) einen Superabsorber, (b) einen Stoff mit großer Oberflächenstruktur, einem kapillaren Aufbau oder einem faserigen Aufbau und (c) einen optionalen biologisch abbaubaren Farbstoff enthält. Die Stoffe der Komponente (b) sind wasserunlösliche Stoffe, wie Sägemehl, Zellstoff, Kieselgur, gemahlene Kunststoffe, gemahlene Schaumkunststoffe und hydrophobes Siliciumdioxid. Der Schrift sind keine konkreten Farbstoffe zu entnehmen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen und Verfahren, bei denen man ein Brennen eines brennbaren Gegenstands verhindern und ein Verbrennen eines brennenden brennbaren Gegenstands bekämpfen kann, indem man den brennbaren Gegenstand vor oder nach Verbrennung mit einer wäßrigen Brandbekämpfungszusammensetzung beaufschlägt, welche einen wasserunlöslichen Superabsorber, ein Farbmittel und ein Deckhilfsmittel enthält. Das vorliegende Verfahren eignet sich insbesondere, einen Wald- oder Laufbrand zu verhindern, zu verzögern, zu unterdrücken und/oder zu löschen.
Dementsprechend besteht ein Aspekt der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer wäßrigen Zusammensetzung, die man entweder vor oder nach dem Ausbrechen eines Feuers auf Gras, Laubwerk, Unterholz, Bäume und "ähnliche Vegetation aufbringen kann. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Brandbekämpfungszusammensetzung, die man mit Bodensprühgerät, einem Hubschrauber oder Flugzeug oder sonstigen feuerwehrtechnisch an sich bekannten Mitteln wirksam aufbringen kann.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Zusammensetzung und eines Verfahrens zum Bekämpfen von Lauffeuern, bei denen bereits behandelte Feuerzonenbereiche sowohl aus der Luft als auch auf dem Boden ohne weiteres von unbehandelten Feuerzonenbereichen zu unterscheiden sind.
Ferner besteht ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Brandbekämpfungszusammensetzung, enthaltend: (a) 0,01 bis 20 Gew.-% eines Superabsorbers, (b) 0,005 bis 10 Gew.-% eines Farbmittels, (c) 0,005 bis 10 Gew.-% eines Deckhilfsmittels, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Calciumcarbonat, einem Styrol-Butadien-Copolymer, einem Styrol-Vinylpyrrolidon-Copolymer, einem Styrol-Butadien-Acrylnitril-Copolymer, einem Acrylpolymer, einem Polyvinylacetat, einem Polyvinylacrylat, einer Stärke, einem Polyethylenimin, einem Polystyrol, einem Polyethylen, einem Polyvinylalkohol und deren Mischungen, (d) Wasser und (e) optionale Einsatzstoffe. Typischerweise sind das Farbmittel und das Deckhilfsmittel in einem Gewichtsverhältnis von 1 Teil Farbmit tel zu 0,25 bis 5 Teilen Deckhilfsmittel und bevorzugt 1 Teil Farbmittel zu 0,5 bis 3 Teilen Deckhilfsmittel in der Zusammensetzung enthalten. Das Farbmittel und der Superabsorber sind allgemein in einem Gewichtsverhältnis von 1 Teil Farbmittel zu 1,5 bis 10 Teilen Superabsorber enthalten. Das Deckhilfsmittel und der Superabsorber sind allgemein in einem Gewichtsverhältnis von 1 Teil Deckhilfsmittel zu 1,5 bis 10 Teilen Superabsorber und bevorzugt 1 Teil Deckhilfsmittel zu 2 bis 4 Teilen Superabsorber enthalten.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Brandbekämpfungszusammensetzung und -methode, bei denen bereits mit der Zusammensetzung behandelte brennbare Gegenstände schon mit dem bloßen Auge kenntlich sind, so daß eine zweite Applizierung der Zusammensetzung auf bereits behandelte brennbare Gegenstände wirksam ausgeschlossen wird und sichergestellt wird, daß alle brennbaren Gegenstände von Interesse auch behandelt worden sind.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Brandbekämpfungszusammensetzung und -methode, wonach sichtbare Anzeichen der Behandlung eines brennbaren Gegenstands spätestens innerhalb von etwa dreißig Tagen nach der Behandlung für das bloße Auge im wesentlichen nicht mehr erkennbar sind.
Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus folgender detaillierter Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Beispielen und den beiliegenden Ansprüchen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter „Brandbekämpfung" ein Löschen, Unterdrücken und/oder Verzögern der Verbrennung von in Flammen stehenden Gegenständen und/oder eine Entzündungsverhinderung von brennbaren Gegenständen zu verstehen. Dabei können die brennbaren Gegenstände in der Natur vorkommen, wie zum Beispiel Unterholz, Gras, Bäume und dergleichen, oder auch technischer Art sein, wie zum Beispiel Gebäude, Bohrinseln und dergleichen.
Nach einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bekämpfung eines einen brennbaren Gegenstand verzehrenden Brands, insbesondere ein Verfahren zur Bekämpfung eines Waldbrands oder eines Lauffeuers, bei dem man den brennbaren Gegenstand entweder vor oder nach Entzündung des Brands mit einer ausreichenden Menge einer Brandbekämpfungszusammensetzung beaufschlägt, um den Brand bzw. das Feuer zu verhindern, zu unterdrücken, zu verzögern und/oder zu löschen, wobei die Zusammensetzung einen Superabsorber, ein Farbmittel, ein Deckhilfsmittel und Wasser enthält.
Nach einer anderen Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung eine zur Verhinderung, Unterdrückung, Löschung und/oder Verzögerung des Fortschreitens eines Feuers geeignete Brandbekämpfungszusammensetzung, enthaltend (a) einen Superabsorber, (b) ein Farbmittel, (c) ein Deckhilfsmittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Calciumcarbonat, einem Styrol-Butadien- Copolymer, einem Styrol-Vinylpyrrolidon-Copolymer, einem Styrol-Butadien-Acrylnitril-Copolymer, einem Acrylpolymer, einem Polyvinylacetat, einem Polyvinylacrylat, einer Stärke, einem Polyethylenimin, einem Polystyrol, einem Polyethylen, einem Polyvinylalkohol und deren Mischungen, (d) Wasser und (e) an sich bekannte optionale Einsatzstoffe. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine konzentrierte Feuerlöschzusammensetzung, bei der zwei oder mehr der Einsatzstoffe (a), (b), (c) und (e) vor Lösung oder Dispergierung in Wasser vorgemischt werden. Alternativ dazu können die Einsatzstoffe (a), (b), (c) und (e) auch einzeln zu Wasser hinzugegeben werden, um eine erfindungsgemäße Zusammensetzung bereitzustellen.
Es folgen verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie eine nicht limitierende Beschreibung der Komponenten der vorliegenden Brandbekämpfungszusammensetzung.
SUPERABSORBER
Generell enthält eine vorliegende Brandbekämpfungszusammensetzung einen Superabsorber in einer solchen Menge, daß ausreichend Wasser zur Bereitstellung eines ausgezeichneten Feuerlöscheffekts mit minimalem Wasserschaden vorliegt und sein Aufbringen mit einem dem reinen Wasser analogen guten Benetzungsvermögen erlaubt.
Insbesondere enthält die Brandbekämpfungszusammensetzung einen Superabsorber in einer auf das Gewicht der Zusammensetzung bezogenen Menge von etwa 0,01 bis etwa 20 Gew.-% und bevorzugt etwa 0,05 bis etwa 10 Gew.-%. Zur Realisierung der vollen Vorteilhaftigkeit der vorliegenden Erfindung enthält die Zusammensetzung etwa 0,1 bis etwa 5 Gew.-% Superabsorber, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung. Dabei handelt es sich bei dem in einer vorliegenden Zusammensetzung enthaltenen Gewichtsanteil an Superabsorber um die Menge der zur Bereitstellung der fertigen Zusammensetzung eingesetzten nicht hydratierten Superabsorberteilchen.
Bei einem Superabsorber handelt es sich um ein wasserabsorbierendes Harz. Superabsorber finden großen Einsatz in Sanitär- und Hygieneartikeln, Wischtüchern, Wasser zurückhaltenden Mitteln, Entwässerungsmitteln, Schlammeindickern, Handtüchern und Badvorlegern zum Einmalgebrauch, Türvorlegern zum Einmalgebrauch, Verdickungsmitteln, zum einmaligen Gebrauch bestimmten Unterlegmatten für Haustiertoiletten, kondensationsverhütenden Mitteln und freisetzungssteuernden Mitteln für verschiedene Chemikalien. Superabsorber gibt es in den verschiedensten chemischen Formen, unter anderem auch als gegebenenfalls substituierte natürliche und synthetische Polymere, wie Hydrolyseprodukte von Stärkeacrylnitrilpfropfpolymeren, Carboxymethylcellulose, vernetzte Polyacrylate, vernetzte und teilneutralisierte Copolymere von Isobutylen und Maleinsäureanhydrid, Verseifungsprodukte von Vinylacetat-Acrylsäure-Copolymer, sulfonierte Polystyrole, hydrolysierte Polyacrylamide, Polyvinylalkohole, Polyethylenoxide, Polyvinylpyrrolidone und Polyacrylnitrile.
Für derartige Polymere und andere gibt es in der Tech nik verschiedenste Bezeichnungen, wie zum Beispiel superabsorbierende Polymere, Hydrogele, Hydrokolloide und wasserabsorbierende hydrophile Polymere. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff „SAP" auf ein superabsorbierendes Polymer (d.h. einen Superabsorber) und im allgemeinen auf derartige wasserabsorbierende Materialien. Dabei bedeutet der Begriff „SAP-Teilchen" im Rahmen der vorliegenden Erfindung Teilchen aus superabsorbierendem Polymer im trockenen Zustand, speziell Teilchen, die entweder überhaupt kein Wasser oder eine Wassermenge von weniger als dem Eigengewicht der Teilchen und üblicherweise weniger als etwa 5 Gew.-% Wasser enthalten. Die Begriffe „SAP-Gel", „SAP-Hydrogel" bzw. „Hydrogel" beziehen sich auf ein superabsorbierendes Polymer im hydratierten Zustand, speziell auf Teilchen, die mindestens ihr Eigengewicht und typischerweise ein Vielfaches ihres Eigengewichts an Wasser aufgenommen haben.
Bei SAP handelt es sich um leicht vernetzte hydrophile Polymere. SAP bzw. Superabsorber werden allgemein in den US-PSen 5,669,894 und 5,559,335 diskutiert, auf deren Offenbarungen hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Allen Superabsorbern ist trotz Unterschieden beim chemischen Aufbau gemein, daß sie in der Lage sind, auch unter einer mäßigen Druckbelastung das Vielfache ihres Eigengewichts an wäßrigen Flüssigkeiten aufzunehmen und zurückzuhalten. So sind Superabsorber beispielsweise in der Lage, das Hundertfache und mehr ihres Eigengewichts an destilliertem Wasser aufzunehmen.
Zur Optimierung der Absorptionsfähigkeit wird ein Superabsorber üblicherweise mindestens etwa 25-mol-%ig, bevorzugt mindestens etwa 50-mol-%ig und meist etwa 70-bis 80-mol-%ig neutralisiert. Die Neutralisierung bzw. Neutralisation kann bereits vor der Polymerisation auf Stufe des Monomers erfolgen, indem man die Acrylsäure neutralisiert, oder auch erst nach der weitgehend vollständigen Polymerisationsreaktion, indem man das Polymer neutralisiert. Nach der Polymerisation und der internen Vernetzung des Monomers mit anschließender Teilneutralisation, beispielsweise eine 50- bis 100-mol-%ige Neutralisation und bevorzugt 70- bis 80-mol-%ige Neutralisation, wird das Polymer der besseren Trocknung wegen zerteilt, wie zum Beispiel geshreddet oder zerhackt, anschließend getrocknet und auf eine erwünschte Teilchengröße gemahlen. Anschließend wird das Polymer vorzugsweise an der Oberfläche vernetzt und wiederum getrocknet, wobei man die Fertigware erhält.
Ein in der Zusammensetzung und dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzter bzw. verwendeter Superabsorber unterliegt einzig der Beschränkung, daß er in der Lage sein muß, ein Mehrfaches seines Eigengewichts an wäßriger Flüssigkeit aufzunehmen und zu einem Hydrogel aufquellen muß. Bei dem Superabsorber kann es sich um ein saures wasserabsorbierendes Harz oder um ein basisches wasserabsorbierendes Harz handeln. Zur Herstellung eines Superabsorbers geeignete Monomere finden sich in US-PS 5,149,750 und WO 01/68156, auf deren Offenbarungen hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Die Superabsorberkomponente der vorliegenden Feuerlöschzusammensetzung umfaßt ein zu etwa 25% bis etwa 100% neutralisiertes saures oder basisches wasserabsorbierendes Harz, d.h. verfügt über einen Neutralisationsgrad (DN) von etwa 25 bis etwa 100.
Der Superabsorber kann von Natur aus anionisch sein, d.h. es handelt sich bei ihm um ein saures wasserabsorbierendes Harz, oder auch kationisch, d.h. es handelt sich bei ihm um ein basisches wasserabsorbierendes Harz. Die anionischen Superabsorber beruhen auf einem sauren wasserabsorbierenden Harz. Als mehr oder weniger saure anionische Superabsorber kommen alle Harze in Frage, die in neutralisierter Form als Superabsorber wirken. Dabei enthalten die sauren Harze üblicherweise mehrere Carbonsäure-, Sulfonsäure-, Phosphonsäure-, Phosphorsäure- und/oder Schwefelsäuregruppen im Molekül.
Als Superabsorber eignet sich bevorzugt ein zu 25% bis 100% neutralisiertes saures wasserabsorbierendes Harz. Bei dem sauren wasserabsorbierenden Harz kann es sich um ein einheitliches Harz oder um ein Harzgemisch handeln. Als saures Harz eignet sich sowohl ein Homopolymer als auch ein Copolymer. Die Art des sauren wasserabsorbierenden Harzes unterliegt nur der Beschränkung, daß das Harz in der Lage sein muß, in einer neutralisierten Form zu quellen und das mindestens Zehnfache seines Eigengewichts an Wasser aufzunehmen.
Beim sauren wasserabsorbierenden Harz handelt es sich üblicherweise um ein leicht vernetztes Acrylharz, wie leicht vernetzte Polyacrylsäure. Die Herstellung des leicht vernetzten sauren Harzes erfolgt üblicherweise durch Polymerisation eines sauren Monomers mit einer Acylgruppe, wie z.B. Acrylsäure, oder einer eine Säuregruppe liefernden Gruppe, d.h. Acrylnitril, in Gegenwart eines intern vernetzend wirkenden Monomers, d.h. einer polyfunktionellen organischen Verbindung. Das saure Harz kann weitere an sich bekannte copolymerisierbare Einheiten, d.h. andere monoethylenisch ungesättigte Comonomere, enthalten, solange das Polymer weitgehend, d.h. zu mindestens 10% und bevorzugt zu mindestens 25%, aus sauren Monomereinheiten besteht. Zur vollen Realisierung der erfindungsgemäßen Vorteile besteht das saure Harz zu mindestens 50% und bevorzugt zu mindestens 75% und bis zu 100% aus sauren Monomereinheiten.
Als monomere ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren und Carbonsäureanhydride eignen sich zur Herstellung des sauren wasserabsorbierenden Harzes u.a. Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethacrylsäure, α-Chloracrylsäure, α-Cyanacrylsäure, β-Methylacrylsäure (Crotonsäure), α-Phenylacrylsäure, β-Acryloxypropionsäure, Sorbinsäure, α-Chlorsorbinsäure, Angelicasäure, Zimtsäure, p-Chlorzimtsäure, β-Stearylacrylsäure, Itaconsäure, Citraconsäure, Mesaconsäure, Glutaconsäure, Aconitsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Tricarboxyethylen und Maleinsäureanhydrid. Zur Herstellung des SAP ist als ethylenisch ungesättigte Carbonsäure die Acrylsäure ganz besonders bevorzugt.
Zu ethylenisch ungesättigten Sulfonsäuren zählen aliphatische und aromatische Vinylsulfonsäuren, wie zum Beispiel Vinylsulfonsäure, Allylsulfonsäure, Vinyltoluolsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, Acryl- und Methacrylsulfonsäure, wie zum Beispiel Sulfoethyl acrylat, Sulfoethylmethacrylat, Sulfopropylacrylat, Sulfopropylmethacrylat, 2-Hydroxy-3-methacryloxypropylsulfonsäure und 2-Acrylamid-2-methylpropansulfonsäure. Die Herstellung phosphathaltiger saurer Harze erfolgt durch Homo- oder Copolymerisation ethylenisch ungesättigter Monomere, die eine Phosphorsäuregruppierung im Molekül enthalten, wie zum Beispiel Methacryloxyethylphosphat. Eine ausführliche Aufzählung geeigneter SAP-bildender Monomere findet sich in der US-PS 4,076,663, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
Als anionische SAP kommen beispielsweise in Frage Polyacrylsäure, hydrolysiertes Stärke-Acrylnitril-Pfropfcopolymerisat, Stärke-Acrylsäure-Pfropfcopolymerisat, verseiftes Vinylacetat-Acrylester-Copolymerisat, hydrolysiertes Acrylnitrilcopolymerisat, hydrolysiertes Acrylamidcopolymerisat, Ethylen-Maleinsäureanydrid-Copolymerisat, Isobutylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisat, Polyvinylsulfonsäure, Polyvinylphosphonsäure, Polyvinylphosphorsäure, Polyvinylschwefelsäure, sulfoniertes Polystyrol und Mischungen davon. Bevorzugt als anionisches SAP ist Polyacrylsäure.
Die Polymerisation saurer Monomere und gegebenenfalls copolymerisierbarer Monomere erfolgt meist radikalisch in Gegenwart eines polyfunktionellen, intern vernetzend wirkenden Monomers. Dabei werden die sauren Harze so stark vernetzt, daß das Polymer in Wasser unlöslich ist. Durch das Vernetzen werden die sauren Harze weitgehend wasserunlöslich und wird zum Teil die Absorptionskapazität der Harze bestimmt. Zum Einsatz in Absorptionsanwendungen wird ein saures Harz leicht vernetzt, d.h. auf eine Vernetzungsdichte von weniger als etwa 20%, bevorzugt von weniger als etwa 10% und ganz besonders bevorzugt von etwa 0,01% bis etwa 7% eingestellt. Ein intern vernetzend wirkendes Monomer wird ganz besonders bevorzugt in einer Menge von weniger als etwa 7 Gew.-% und üblicherweise von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere, eingesetzt.
Zu Beispielen für intern vernetzend wirkende Monomere zählen ohne Beschränkung Polyacryl- (oder Polymethacryl-)säureester gemäß nachstehender Formel (I)
in der x Ethylen, Propylen, Trimethylen, Cyclohexyl, Hexamethylen, 2-Hydroxypropylen, -(CH₂CH₂O)_nCH₂CH₂- oder
in der n und m unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 5 bis 40 und k 1 oder 2 bedeuten; und Bisacrylamide gemäß nachstehender Formel (II),
in der 1 2 oder 3 bedeutet.
Die Herstellung der Verbindungen der Formel (I) erfolgt durch Umsetzung von Polyolen, wie zum Beispiel Ethylenglykol, Propylenglykol, Trimethylolpropan, 1,6-Hexandiol, Glycerin, Pentaerythrit, Polyethylenglykol oder Polypropylenglykol, mit Acrylsäure oder Methacrylsäure. Zur Herstellung der Verbindungen der Formel (II) werden Polyalkylenpolyamine, wie zum Beispiel Diethylentriamin und Triethylentetraamin, mit Acrylsäure umgesetzt. Spezielle vernetzend wirkende Monomere finden sich in der US-PS 6,222,091, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Besonders bevorzugte Vernetzungsmittel sind Pentaerythrittriallylether, Pentaerythrittriacrylat, N,N'-Methylenbisacrylamid, N,N'-Methylenbismethacrylamid, Ethylenglykoldimethacrylat und Trimethylolpropantriacrylat.
Analog dem sauren Harz kann es sich auch bei dem basischen wasserabsorbierenden Harz, d.h. dem für die vorliegenden SAP/Ton-Teilchen geeigneten kationischen SAP, um ein stark oder schwach basisches wasserabsorbierendes Harz handeln. Bei dem basischen wasserabsorbierenden Harz kann es sich um ein einheitliches Harz oder um ein Harzgemisch handeln. Das basische Harz kann ein Homopolymer oder ein Copolymer darstellen. Die Art des basischen Harzes unterliegt allein der Beschränkung, daß das basische Harz in der Lage sein muß, in elektrisch geladener Form zu quellen und mindestens das Zehnfache seines Eigengewichts an Wasser aufzunehmen. Das schwach basische Harz liegt bevorzugt in seiner kationischen Form vor, d.h. etwa 25% bis 100% der basischen Moleküleinheiten, wie z.B. Aminogruppen, liegen in einer elektrisch geladenen Form vor. Die stark basischen Harze liegen typischerweise als Hydroxid (OH) oder Hydrogencarbonat (HCO₃) vor.
Bei dem basischen wasserabsorbierenden Harz handelt es sich typischerweise um ein leicht vernetztes Harz, wie zum Beispiel um ein Polyvinylamin oder ein Polydialkylaminoalkyl(meth)acrylamid. Als basisches Harz eignet sich auch zum Beispiel ein leicht vernetztes Polyethylenimin, ein Polyallylamin, ein Polyallylguanidin, ein Polydimethyldiallylammoniumhydroxid, ein quaternisiertes Polystyrolderivat, ein guanidinmodifiziertes Polystyrol, ein quaternisiertes Poly(meth)acrylamid oder Esteranalog. Siehe die US-PS 6,235,965, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Das leicht vernetzte basische wasserabsorbierende Harz kann andere copolymerisierbare Einheiten enthalten und ist mit einem intern vernetzend wirkenden Monomer, wie es oben beim sauren wasserabsorbierenden Harz erwähnt ist, vernetzt. Zu bevorzugten basischen Harzen zählen ein Polyvinylamin, Polyethylenimin, Polyvinylguanidin, Polydimethylaminoethylacrylamid (Poly(DAEA)) sowie Polydimethylaminopropylmethacrylamid (Poly(DMAPMA)).
Ein in den vorliegenden SAP-Teilchen eingesetztes basisches wasserabsorbierendes Harz enthält üblicherweise eine Amino- oder eine Guanidinogruppe. Somit läßt sich ein wasserlösliches basisches Harz auch in Lösung vernetzen, indem man ein nicht vernetztes basisches Harz in einem wäßrigen oder alkoholischen Medium suspendiert oder löst und anschließend mit einer di- oder polyfunktionellen Verbindung versetzt, die in der Lage ist, das basische Harz durch Reaktion mit dessen Aminogruppen zu vernetzen. Derartige Vernetzungsmittel finden sich in der US-PS 6,235,956, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Vernetzungsmittel finden sich auch in der US-PS 5,085,787, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird, und in EP 450 923 . Bevorzugte Vernetzungsmittel sind Ethylenglykoldiglycidylether (EGDGE), ein wasserlöslicher Diglycidylether, und ein Dibromalkan, eine alkohollösliche Verbindung.
Als copolymerisierbare Monomere zur Einführung in das saure oder basische Harz eignen sich ohne Beschränkung u.a. Ethylen, Propylen, Isobutylen, C_1-4-Alkylacrylate und -methacrylate, Vinylacetat, Methylvinylether und Styrolverbindungen der Formel:
in der R für Wasserstoff oder eine C_1-6-Alkylgruppe steht und der Phenylring gegebenenfalls mit einer bis vier C_1-4-Alkyl- oder Hydroxygruppen substituiert ist.
Zu geeigneten C_1-4-Alkylacrylaten zählen ohne Beschränkung Methylacrylat, Ethylacrylat, Isopropylacrylat, n-Propylacrylat, n-Butylacrylat und dergleichen und Mischungen davon. Zu geeigneten C_1-4-Alkylmethacrylaten zählen ohne Beschränkung Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Isopropylmethacrylat, n-Propylmethylmethacrylat, n-Butylmethacrylat und dergleichen sowie Mischungen davon oder mit C_1-4-Alkylacrylaten. Zu geeigneten Styrolverbindungen zählen ohne Beschränkung Styrol, α-Methylstyrol, p-Methylstyrol, t-Butylstyrol und dergleichen und Mischungen davon oder mit C_1-4-Alkylacrylaten und/oder -methacrylaten.
Als Polymerisationsinitiator eignen sich alle zur Herstellung von SAP bekannten. Beispiele für geeignete Initiatoren sind Redoxinitiatoren und Thermoinitiatoren wie zum Beispiel gemäß der US-PS 6,359,049, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Die Redox- und Thermoinitiatoren können sowohl einzeln als auch in geeigneter Kombination eingesetzt werden. Davon sind als Initiatoren besonders bevorzugt ein Redoxinitiator aus Ammoniumpersulfat und Natriumhydrogensulfit sowie Azoinitiatoren, wie Azobisisobutyronitril und 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)dihydrochlorid, kommerziell erhältlich unter dem Handelsnamen V-50 bei der Wako Chemicals U.S.A., Inc., Richmond, Virginia. Die Einsatzmenge des Initiators, berechnet als Feststoff, liegt typischerweise bei etwa 0,1% bis etwa 10%, bezogen auf das Gewicht der monomeren Acrylsäure, und bevorzugt bei etwa 0,5% bis etwa 5%, bezogen auf das Gewicht des Monomers. Je nach Art und Menge des Initiators kann der Initiator gegebenenfalls zusammen mit Isopropylalkohol, einem Alkylmercaptan oder einem sonstigen Kettenübertragungsmittel zur Molekulargewichtsregulierung der Polyacrylsäure eingesetzt werden.
Die Polymerisation der Acrylsäure kann auch durch UV-Bestrahlung erfolgen. Dabei kann die UV-Bestrahlung auch in Verbindung mit einem Redoxinitiator und/oder einem Radikale bildenden Initiator zur Anwendung kommen. Wird unter UV-Bestrahlung polymerisiert, so wird dem Reaktionsgemisch zusätzlich ein Photoinitiator in einer dem Fachmann geläufigen Menge zugesetzt. Zu geeigneten Photoinitiatoren zählen ohne Beschränkung 2-Hydroxy-1-[4-(hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanon, kommerziell erhältlich bei der Ciba Additives in Hawthorne, New York, als IRGACURE 2959, sowie 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanon, ebenfalls kommerziell erhältlich bei der Ciba Additives als DAROCUR 1173.
Als technische Verfahren zur Herstellung der SAP-Komponente eignen sich alle üblicherweise zur Synthese von SAP eingesetzten Verfahren, wie sie beispielsweise in „Modern Superabsorbent Polymer Technology", F.L. Buchholz und A.T. Graham, Wiley-VCH (1998), Kapitel 3, beschrieben sind. Als Verfahren zur Polymerisation der Acrylsäure sei die wäßrige Lösungspolymerisation genannt, bei der eine wäßrige, Acrylsäure und Polymerisationsinitiator enthaltende Lösung durch Zusatz eines intern vernetzend wirkenden Monomers, wie zum Beispiel Methylenbisacrylamid, unter Polymerisation und Vernetzen umgesetzt wird.
Ein bevorzugter SAP in einer erfindungsgemäßen Brandbekämpfungszusammensetzung ist neutralisierte Polyacrylsäure. Die Polyacrylsäure wird üblicherweise zu einem DN von etwa 65 bis etwa 80 neutralisiert. Als Neutralisationsmittel dient bevorzugt Natriumhydroxid, Natriumcarbonat, Kaliumhydroxid oder Kaliumcarbonat. Ganz besonders bevorzugt wird mit Kaliumhydroxid oder Kaliumcarbonat neutralisiert, d.h. bei der SAP- bzw. Superabsorberkomponente der Brandbekämpfungszusammensetzung handelt es sich um ein teilneutralisiertes, leicht vernetztes Keliumpolyacrylat.
FARBMITTEL
Neben dem Superabsorber wird vorliegend verfahrens- und zusammensetzungsmäßig auch ein Farbmittel eingesetzt. Das in der Zusammensetzung enthaltene Farbmittel dient der optischen Kennzeichnung von brennbaren Gegenständen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung behandelt worden sind. Durch die optische Wirkung des Farbmittels wird im wesentlichen eine Doppelapplizierung der Zusammensetzung auf einige brennbare Gegenstände verhindert und dabei gleichzeitig eine Behandlung aller in Betracht kommenden brennbaren Gegenstände gewährleistet.
Der Zusatz eines Farbmittels zu einer vorliegenden Brandbekämpfungszusammensetzung stellt also ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung dar. Bei dem Farbmittel kann es sich sowohl um einen Farbstoff als auch um ein Pigment handeln. Dabei wird das Farbmittel in den erfindungsgemäßen Verfahren und Zusammensetzungen in einer ausreichenden Menge eingesetzt, um verschiedene brennbare Gegenstände, wie zum Beispiel Bäume, Gras, Gestrüpp, oder auch technische Gegenstände, wie Gebäude oder Autos, die mit der Brandbe kämpfungszusammensetzung behandelt wurden, für das bloße Auge sichtbar zu machen.
Die Farbmittelkomponente der vorliegenden Zusammensetzungen und Verfahren ermöglicht den Feuerwehrleuten im Einsatz vor Ort eine optische Kontrolle der brennbaren Gegenstände bezüglich behandelter Bereiche und Auftragsmengen. So kann man beispielsweise anhand dem Farbton, der Nuance und der Farbintensität der behandelten brennbaren Gegenstände darauf schließen, ob eine ausreichende Menge der Brandbekämpfungszusammensetzung auf die brennbaren Gegenstände aufgebracht worden ist.
Ein Farbmittelzusatz zu einer vorliegenden Brandbekämpfungszusammensetzung unterliegt einzig der Beschränkung, daß seine Farbe und die Farbe der zu behandelnden brennbaren Gegenstände einen Kontrast bilden und der Farbstoff in der Brandbekämpfungszusammensetzung löslich oder dispergierbar sein muß. Wichtig ist, daß das Farbmittel über die ganze Zusammensetzung verteilt sein muß, damit eine relativ gleichmäßige Verteilung des Farbmittels auf den behandelten brennbaren Gegenständen gewährleistet ist.
Typischerweise ändert sich die Farbintensität des Farbmittels auf dem brennbaren Material im wesentlichen erst beim Trocknen nach mehreren Tagen. Typischerweise dauert das Trocknen etwa fünf bis sieben Tage nach Applizierung der Brandbekämpfungszusammensetzung. Nach dem Trocknen setzt ein Verblassen der Farbintensität des Farbmittels ein.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Farbmit tel innerhalb von etwa 30 Tagen nach Applizierung der Brandbekämpfungszusammensetzung abbaubar oder sonstwie aus den behandelten brennbaren Gegenständen entfernbar, beispielsweise durch Ausspülen. Nach dieser Ausführungsform nehmen unverbrannte oder nur teilverbrannte brennbare Gegenstände innerhalb von etwa einem Monat nach Applizierung der Brandbekämpfungszusammensetzung weitgehend ihre natürliche Farbe wieder an. Das heißt mit anderen Worten, daß die dem brennbaren Gegenstand verliehene Farbe innerhalb von 30 Tagen nach Aufbringen der Zusammensetzung weitgehend verblaßt, d.h. mindestens etwa 50% der Farbintensität verliert. Bei Ausführungsformen, bei denen die Brandbekämpfungsmasse auf Vegetation aufgebracht wird, geht von dem Farbmittel bevorzugt keine herbizide oder sonstwie umweltschädliche Wirkung aus.
Die in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthaltene Farbmittelmenge wird so gewählt, daß den behandelten brennbaren Gegenständen nach Applizierung der Brandbekämpfungszusammensetzung eine erwünschte Farbe und Tiefe verliehen werden. Bevorzugt enthält eine erfindungsgemäße Zusammensetzung das Farbmittel in einer auf die Zusammensetzung bezogenen Menge von etwa 0,005 bis etwa 10 Gew.-%. Besonders bevorzugt ist das Farbmittel in einer auf die Zusammensetzung bezogenen Menge von etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.-% enthalten. Zur vollen Realisierung der Vorteile der vorliegenden Zusammensetzung ist das Farbmittel in einer auf die Zusammensetzung bezogenen Menge von etwa 0,015 bis etwa 2 Gew.-% darin enthalten.
Als Farbmittel für das erfindungsgemäße Verfahren und für die erfindungsgemäße Zusammensetzung kommen u.a. auch ohne Beschränkung ein Direktfarbstoff, ein basischer Farbstoff, ein Säurefarbstoff, ein Reaktivfarbstoff, ein Solventfarbstoff, ein Dispersionsfarbstoff, ein Lederfarbstoff, ein natürlicher Farbstoff, ein Schwefelfarbstoff, ein Küpenfarbstoff, ein synthetisches Pigment, ein natürlich vorkommendes Pigment, ein Sicherheitsfarbstoff oder deren Mischungen in Betracht. Bevorzugt handelt es sich bei dem Farbmittel um einen Direktfarbstoff.
Zu konkreten erfindungsgemäß geeigneten Farbmittelklassen zählen die Farbmittelklassen ANTHOSIN^®, BASACID^®, BASANTOL^®, BASAZOL^®, BASOVIT^® und FASTUSOL^®, welche sämtlich von der BASF AG in Ludwigshafen, Deutschland zu beziehen sind.
Typischerweise verleihen erfindungsgemäß geeignete Farbmittel den verfahrensgemäß und mit der vorliegenden Zusammensetzung behandelten brennbaren Gegenständen eine rote, gelbe, orange, violette oder blaue Farbe. Entsprechend zählen zu erfindungsgemäß geeigneten Farbmitteln ohne Beschränkung im einzelnen

(a) Säurefarbstoffe, zum Beispiel ANTHOSIN^® Orange 35L ANTHOSIN^® Rot 49L ANTHOSIN^® Gelb 47L ANTHOSIN^® Gelb 57L;
(b) basische Farbstoffe, zum Beispiel BASAZOL^® Rot 71L BASAZOL^® Violett 45L BASAZOL^® Violett 47L BASAZOL^® Violett 49L BASAZOL^® Violett 57L BASAZOL^® Violett 94L BASAZOL^® Gelb 40L BASAZOL^® Gelb 46L
(c) Direktfarbstoffe, zum Beispiel

FASTUSOL^® Blau 31L		FASTUSOL^® Rot 51L
FASTUSOL^® Blau 47L		FASTUSOL^® Rot 53L
FASTUSOL^® Blau 79L		FASTUSOL^® Violett 08L
FASTUSOL^® Orange 49L		FASTUSOL^® Gelb 14L
FASTUSOL^® Orange 80LN		FASTUSOL^® Gelb 30L
FASTUSOL^® Orange PR268L		FASTUSOL^® Gelb 49L
FASTUSOL^® Rot 43LN		FASTUSOL^® Gelb 66L
FASTUSOL^® Rot 45L		FASTUSOL^® Gelb 70L
FASTUSOL^® Rot 50L		FASTUSOL^® Gelb 76LN
FASTUSOL^® Rot 50L 150%		FASTUSOL^® Blau 49LS
FASTUSOL^® Blau 76L NB 70%
FASTUSOL^® Blau 77LS
FASTUSOL^® C Blau PR929L 200%
FASTUSOL^® C Rot 32L
FASTUSOL^® C Rot 61L
FASTUSOL^® C Violett 04 25%
FASTUSOL^® C Violett 92
FASTUSOL^® Gelb 36LV
FASTUSOL^® C Gelb 97L

(d) zusätzliche Farbmittel, zum Beispiel BASANTOL^® Orange 273 BASANTOL^® Rot 311 BASANTOL^® Gelb 099 BASANTOL^® Gelb 215 BASONYL^® Gelb 105 BASONYL^® Orange 204 BASONYL^® Rot 482 BASONYL^® Rot 482 staubarm BASONYL^® Rot 483 BASONYL^® Rot 485 BASONYL^® Rot 540 BASONYL^® Rot 545 flüssig BASONYL^® Rot 555 flüssig BASONYL^® Rot 560 BASONYL^® Violett 600 BASONYL^® Violett 602 flüssig BASONYL^® Violett 609 flüssig BASONYL^® Violett 610 BASONYL^® Blau 636 BASONYL^® Blau 640 BASONYL^® Blau 644 flüssig BASACID^® Gelb 094 BASACID^® Gelb NB 132 flüssig BASACID^® Gelb NB 216 flüssig BASACID^® Gelb 226 BASACID^® Orange NB 282 flüssig BASACID^® Rot 316 BASACID^® Rot NB 384 flüssig BASACID^® Rot NB 391 flüssig BASACID^® Rot NB 432 flüssig 150% BASACID^® Rot 495 flüssig BASACID^® Rot NB 510 flüssig BASACID^® Blau 762 flüssig

Zum Einsatz bei Wald- und Laufn wird dem behandelten Laubwerk von den bevorzugten Farbmitteln eine gelbe, rote oder orange Farbe verliehen. Zu verschiedenen geeigneten Farbmitteln zählen ohne Beschränkung Direct Red 81, Direct Red 239, Direct Red 254, Direct Yellow 11, Direct Yellow 6, Direct Yellow 127, Direct Orange 102, Direct Orange 102:1, Direct Orange 116 und Direct Yellow 5, zu beziehen bei der BASF Corporation, Mount Olive, NJ.
DECKHILFSMITTEL
Neben Superabsorber und Farbmittel enthält eine vorliegende Brandbekämpfungszusammensetzung auch ein Deckhilfsmittel. Das Deckhilfsmittel wird zugesetzt, um die optische Wirkung des Farbmittels zu verbessern. Bei manchen Farbmitteln und bei manchen Anwendungen sind mit einer Zusammensetzung ohne Deckhilfsmittel behandelte brennbare Gegenstände nicht ohne weiteres zu erkennen, insbesondere aus der Luft. Der Zusatz eines Deckhilfsmittels verbessert die Sichtbarkeit der aufgebrachten Brandbekämpfungszusammensetzung. Dabei reicht die einer vorliegenden Brandbekämpfungszusammensetzung zugesetzte Deckhilfsmittelmenge aus, die Zusammensetzung deckend zu stellen, was die Sichtbarkeit der Brandbekämpfungszusammensetzung nach Aufbringen auf brennbare Gegenstände verbessert.
Das Deckhilfsmittel besitzt typischerweise einen weißen oder rohweißen Farbton. Das Deckhilfsmittel trübt ein SAP-Hydrogel und verbessert dadurch die Sichtbarkeit eines SAP-Hydrogels nach Applizierung auf brennbare Gegenstände.
Bei einem in der vorliegenden Zusammensetzung eingesetzten anorganischen Deckhilfsmittel handelt es sich um eine schwer wasserlösliche Verbindung. Dabei ist unter „schwer wasserlöslich" ein anorganischer Stoff zu verstehen, dessen Wasserlöslichkeit in seiner kalzinierten Form etwa 0,0005 bis etwa 0,005 g pro 100 ml Wasser bei 25°C beträgt. Als organisch polymeres Deckhilfsmittel dient ein synthetisches Homopolymer oder Copolymer, bevorzugt unter Bildung einer Emulsion oder eines Latex in Wasser dispergiert.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Deckhilfsmittel ist ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Calciumcarbonat (CaCO₃), einem Styrol-Butadien-Copolymer, einem Styrol-Vinylpyrrolidon-Copolymer, einem Styrol-Butadien-Acrylnitril-Copolymer, einem Acrylpolymer, einem Polyvinylacetat, einem Polyvinylacrylat, einer Stärke, einem Polystyrol, einem Polyethylenimin, einem Polyethylen, einem Polyvinylalkohol und deren Mischungen.
Die in einer Brandbekämpfungszusammensetzung vorliegende Deckhilfsmittelmenge beträgt bezogen auf die Zusammensetzung 0,005 bis etwa 10 Gew.-%. Bevorzugt ist das Deckhilfsmittel 0,01 bis etwa 5 gew.-%ig in der Zusammensetzung enthalten. Zur vollen Realisierung der Vorteile der vorliegenden Erfindung ist das Deckhilfsmittel in einer auf die Zusammensetzung bezogenen Menge von 0,015 bis 2 Gew.-% in der Zusammensetzung enthalten. Typischerweise reicht die in der Zusammensetzung vorliegende Deckhilfsmittelmenge dazu aus, nach Aufbringen der Zusammensetzung auf brennbare Gegenstände eine erwünschte Trübung und Farbintensität zu errei chen.
WASSER
Als Träger der vorliegenden Brandbekämpfungszusammensetzung dient Wasser. Gegebenenfalls kann man der Zusammensetzung jedoch auch kleine Mengen eines organischen Lösungsmittels, d.h. bis zu etwa 10 gew-%ig, beispielsweise etwa 0,01 bis etwa 10 gew.-%ig, bezogen auf die Zusammensetzung, zusetzen, um die Konfektionierung der Zusammensetzung zu erleichtern oder um andere günstige Eigenschaften zu erreichen, wie eine leichte Anwendbarkeit der Zusammensetzung. Das organische Lösungsmittel ist wasserlöslich und kann beispielsweise einen Alkohol, ein Diol, ein Polyol, einen Glykolether oder eine Mischung davon darstellen.
OPTIONALE EINSATZSTOFFE
Eine erfindungsgemäße Brandbekämpfungszusammensetzung kann gegebenenfalls auch an sich bekannte Einsatzstoffe enthalten. Dabei werden optionale Einsatzstoffe der Zusammensetzung wenn überhaupt in einer ausreichenden Menge zugesetzt, um ihre jeweils geplante Funktion auszuüben, ohne dabei die Zusammensetzung oder ihre Verwendung als Feuerhemm-, -unterdrückungs-, -verzögerungs- oder -löschmittel negativ zu beeinflussen. Typischerweise sind die optionalen Einsatzstoffe jeweils in einer auf die Zusammensetzung bezogenen Menge von bis zu etwa 10 Gew.-% und zusammen in einer auf die Zusammensetzung bezogenen Menge von bis zu etwa 30 Gew.-% enthalten. So kann die Zusammensetzung beispielsweise einen Viskositätsregulator und/oder ein Dispergiermittel und/oder einen pH-Regulator und/oder ein Tensid enthalten.
Die gegebenenfalls in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mitenthaltenen Viskositätsregulatoren erhöhen die Stabilität der Zusammensetzung und verbessern deren anwendungstechnische Eigenschaften. Zu Viskositätsregulatoren zählen ohne Beschränkung assoziative Verdicker, alkaliquellbare Verdicker, alkalilösliche Verdicker, polymere Verdicker und deren Mischungen. Zu konkreten Beispielen für Viskositätsregulatoren zählen ohne Beschränkung Polyvinylalkohol, ein wasserlösliches oder wasserdispergierbares Cellulosederivat, wie Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose und Natriumcarboxymethylcellulose, ein Polyether, ein urethanmodifizierter Polyether, eine Polycarbonsäure, ein Polyvinylpyrrolidon, ein Polyoxyethylenderivat, wie ein Polyethylenglykolether oder ein Polyethylenglykoldistearat, Natriumalginat und deren Mischungen.
Ein Dispergiermittel kann gegebenenfalls Stabilität und anwendungstechnische Eigenschaften der Zusammensetzung verbessern. Zu geeigneten Dispergiermitteln zählen ohne Beschränkung anorganische Dispergiermittel, wie ein Natriumsalz einer Polycarbonsäure, ein Natrium- oder Ammoniumsalz von kondensiertem Naphthalinsulfonat, ein Polyoxyalkylenalkylether von Phenolether, ein Sorbitanfettsäureester, ein Polyoxyalkylenfettsäureester, ein Glycerinfettsäureester, ein Polyoxyethylenstyrolphenol, Natriumtripolyphosphat, Natriumhexametaphosphat, ein Organosilanolderivat von Holzöl oder Leinöl, erucasäurereiches Rapsöl und deren Mischungen.
Die Zusammensetzung kann gegebenenfalls auch einen pH-Regulator enthalten, um einen erwünschten pH-Wert einzustellen. Indem man den pH-Wert der Brandbekämpfungszusammensetzung auf einen Wert von etwa 6 bis etwa 8 einstellt, kann man die Korrosion der Feuerlöscharmaturen und der zum Brandschutz besprühten Gegenstände minimieren oder vermeiden. Als pH-Regulator eignen sich alle pH-Regulatoren, die den gewünschten pH-Wert einstellen. Bei dem pH-Regulator handelt es sich üblicherweise um eine Base. Zu Beispielen für pH-Regulatoren zählen ohne Beschränkung Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Ammoniumhydroxid, Ammoniak, ein Amin, Triethanolamin, 3-Dimethylaminoethanol und Mischungen davon.
Mit einem Tensid können ebenfalls die anwendungstechnischen Eigenschaften der Zusammensetzung verbessert werden. Eingesetzt werden können anionische, nichtionische und ampholytische Tenside.
Zur Herstellung einer Brandbekämpfungszusammensetzung kann man einen Superabsorber, ein Farbmittel, ein Deckhilfsmittel und gegebenenfalls andere, optionale Einsatzstoffe mit Wasser und einem optionalen organischen Lösungsmittel versetzen. Die Einsatzstoffe können dem Wasser einzeln zugesetzt werden. Vor Zugabe zum Wasser kann man auch einen Einsatzstoff oder mehrere Einsatzstoffe in einem organischen Lösungsmittel vorlösen oder vordispergieren. Darüber hinaus kann man aus dem Farbmittel und dem Deckhilfsmittel und/oder Superabsorber zunächst eine Vormischung bilden, die man dann zum Wasser gibt. Alternativ dazu kann man das Farbmittel und das Deckhilfsmittel vermischen und anschließend zu Wasser oder einem vorgebildeten SAP-Hydrogel geben.
In Betracht kommt auch eine konzentrierte Vormischung, die man zu Wasser gibt, um eine erfindungsgemäße Brandbekämpfungszusammensetzung bereitzustellen. Die konzentrierte Vormischung enthält mindestens zwei aus Superabsorber, Farbmittel und Deckhilfsmittel, und zwar in vorbestimmten erwünschten Mengen, zum Zwecke der Zugabe zu einer entsprechenden Wassermenge, um eine vorliegende Brandbekämpfungszusammensetzung bereitzustellen. Die konzentrierte Vormischung kann auch einen oder mehrere der optionalen Einsatzstoffe enthalten. Das Wasser kann wie bereits oben erwähnt ein organisches Lösungsmittel enthalten.
Die Wirkung einer vorliegenden Brandbekämpfungszusammensetzung beruht darauf, daß sie das Wasser an der Stelle immobilisiert, wo es gebraucht wird, d.h. auf einem brennbaren Gegenstand, und Sauerstoff von der Oberfläche des brennbaren Gegenstands fernhält. Durch die Zusammensetzung bildet sich eine ziemlich gasundurchlässige Barriere auf der Oberfläche brennbarer Gegenstände, welche den zur Unterstützung der Verbrennung der brennbaren Gegenstände erforderlichen Sauerstoff von der Oberfläche fernhält bzw. einen wesentlich geringeren Zutritt gewährt. Dadurch kommt es oft erst gar nicht zur Verbrennung oder Weiterverbrennung und verlängert sich die erforderliche Brennzeit deutlich. Darüber hinaus bildet eine vorliegende wäßrige Zusammensetzung eine Thermobarriere, die den Wärmeübergang vom Feuer zum brennbaren Gegenstand verlangsamt. Dabei werden die mit der Brandbekämpfungszusammensetzung belegten Stellen durch Farbstoff und Deckhilfsmittel gut angezeigt und dadurch eine effizientere Anwendung der Zusammensetzung ermöglicht. Durch einen gleichmäßigen Auftrag einer ausreichenden Menge der Zusammensetzung auf brennbare Gegenstände werden Brandbekämpfung und -schutz verbessert, weil die vor Ort im Einsatz befindlichen Feuerwehrleute gut optisch kontrollieren können, daß alle erwünschten brennbaren Gegenstände auch tatsächlich behandelt worden sind.
Zur Anwendung kommt eine wäßrige Brandbekämpfungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl auf schon in Flammen stehenden Gegenständen als auch auf nicht brennenden, aber entzündungsgefährdeten Gegenständen, wie Laubwerk, Bäume, ein Gebäude oder sonstige Konstruktionen in der Nähe eines brennenden Gebäudes. So kann man mit der wäßrigen Brandbekämpfungszusammensetzung sowohl Feuer löschen und unterdrücken, als auch deren Ausbreitung hemmen und verhindern.
Eine vorliegende Brandbekämpfungszusammensetzung kann man beispielsweise durch Versprühen mit Bodengerät oder aus der Luft applizieren. Durch Farbmittel und Deckhilfsmittel können die sich im Einsatz vor Ort befindlichen Feuerwehrleute optisch erkennen, welche brennbaren Gegenstände schon behandelt worden sind. Durch das Deckhilfsmittel verbessert sich die Sichtbarkeit der Zusammensetzung auf den brennbaren Gegenstän den. Der Superabsorber verbessert die Löschwirkung des Wassers und hilft, ein Verbrennen nicht entzündeter brennbarer Gegenstände zu verhindern. Bei bevorzugten Ausführungsformen kehren behandelte brennbare Gegenstände zu ihrer natürlichen Farbe im wesentlichen innerhalb von etwa 30 Tagen zurück. Insbesondere wird die Zusammensetzung typischerweise innerhalb von etwa 30 Tagen abgespült bzw. das Farbmittel in diesem Zeitraum abgebaut, so daß unverbrannte Gegenstände im wesentlichen wieder ihre natürliche Farbe annehmen.
Wie bereits oben erwähnt, eignet sich die wäßrige Brandbekämpfungszusammensetzung nicht nur als Feuerlöschmittel, sondern auch als Feuerhemmittel. Die Zusammensetzung eignet sich auch zur Bildung einer Brandschutzschneise bzw. -wand, die die Ausbreitung eines Feuers verhindert. Es ist nämlich so, daß man bei Großbränden, wie Waldbränden, oft versucht, die Ausbreitung des Feuers dadurch zu verhindern, daß man brennbare Materialien entfernt. Bei der Bekämpfung von beispielsweise Waldbränden ist ein möglicher Ansatz das Errichten einer Brandschneise; dabei werden auf einem vom Feuer beabstandeten kontinuierlichen Streifen die Bäume entfernt, damit der Waldbrand sich nicht auf der nicht brennenden Seite des freigemachten Streifens in anderen Bäumen und brennbaren Gegenständen ausbreiten kann. Durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung und das erfindungsgemäße Verfahren kann man die Ausbreitung eines Waldbrands verhindern, ohne daß man nicht verbrannte Bäume aus dem Bereich entfernen muß.
Zur Bildung einer Feuerbarriere kann man also eine vorliegende Zusammensetzung auf die Bäume aufbringen statt sie zu entfernen. Die Kontrastfarbe der vorliegenden Zusammensetzung ermöglicht den dabei im Einsatz vor Ort befindlichen Feuerwehrleuten ein genaueres Aufbringen der Zusammensetzung, insbesondere aus der Luft. Das behandelte Laubwerk kehrt im wesentlichen innerhalb von etwa 30 Tagen nach der Behandlung zu seiner natürlichen Farbe zurück.
Die Erfindung wird nun weiter erläutert, wobei die folgenden Beispiele nur der Veranschaulichung dienen sollen und in keinster Weise den Schutzbereich der beschriebenen und beanspruchten Erfindung beschränken.
BEISPIEL 1 (VERGLEICH)
Zur Herstellung einer Brandbekämpfungszusammensetzung wurden 1000 g Wasser, 5 g Superabsorber (Kaliumpolyacrylat) der BASF und 2 g des Farbmittels FASTUSOL^® Rot 51L der BASF vermischt. Nach dem Vermischen wurde die Zusammensetzung mit Natriumhydroxid auf pH 7 gestellt. Die entstandene Hydrogelzusammensetzung wurde auf ungefähr 12 Zoll mal 12 Zoll große quadratische Kartonziele gestrichen und anschließend die Ziele aus verschiedenen Distanzen und unter Innen- und natürlichen Außenlichtverhältnissen mit dem bloßen Auge beobachtet. Die Farbmittelmenge wurde auf verschiedene Gehalte eingestellt und die resultierenden Zusammensetzungen auf zusätzliche Kartonziele aufgetragen, um die Farbsichtbarkeit des klaren Hydrogels zu optimieren. Bei diesem kontrollierten Versuch war die Farbsichtbarkeit bei kürzeren Distanzen ausreichend. Bei größeren Distanzen (beispielsweise bei Anwendung aus der Luft) oder bei Applizierung der Zusammensetzung auf unebenen Oberflächen zeigte sich jedoch, daß diese Brandbekämpfungszusammensetzung nur schwer auszumachen war, was eine gleichmäßige und vollständige Applizierung der Zusammensetzung auf brennbare Gegenstände erschwert.
BEISPIEL 2
Zur Herstellung einer Brandbekämpfungszusammensetzung wurden 1000 g Wasser, 5 g Superabsorber der BASF, 2 g des Farbmittels FASTUSOL^® Rot 51L der BASF und 3 g Calciumcarbonat (CaCO₃) als Deckhilfsmittel vermischt. Nach dem Vermischen wurde die Zusammensetzung mit Natriumhydroxid auf pH 7 gestellt. Die entstandene Hydrogelzusammensetzung wurde auf ungefähr 12 Zoll mal 12 Zoll große quadratische Kartonziele gestrichen und anschließend die Ziele aus verschiedenen Distanzen und unter Innen- und natürlichen Außenlichtverhältnissen mit dem bloßen Auge beobachtet. Auch andere Farbmittel wurden sichtbarkeitsmäßig beurteilt. Die Farbmittel- und CaCO₃-Mengen wurden auf verschiedene Gehalte eingestellt und die resultierenden Zusammensetzungen auf zusätzliche Karton- und farbige Papierziele aufgebracht, um die Farbsichtbarkeit und die Opazität des trüben Hydrogels zu optimieren. Die Sichtbarkeit der Zusammensetzung aus Beispiel 2 war besser als die der Zusammensetzung aus Beipiel 1, insbesondere bei größeren Distanzen von den Zielen.
BEISPIEL 3
Analog Beispiel 2 wird eine Brandbekämpfungszusammensetzung hergestellt. Die Zusammensetzung wird auf verschiedene Zielmaterialien aufgestrichen, unter anderem dunkelgrün gefärbtes Papier, Vinylverkleidung, Zedernholzschindel sowie Stuck. Anschließend werden die behandelten Zielmaterialien aus verschiedenen Distanzen und unter Innen- und natürlichen Außenlichtverhältnissen observiert. Anschließend werden die Zielmaterialien 7 Tage lang der natürlichen Bewitterung und direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt. Die auf den Zielmaterialien aufgebrachte Hydrogelzusammensetzung wird auf Trocknungsgrad und Farbverblassungsgrad beobachtet. Im Laufe dieses Zeitraums verblassen alle exponierten Stellen deutlich zu einem schwach orange bis klaren Rückstand. Anschließend werden die obigen Ziele mit frischem Leitungswasser und leichtem Reiben, d.h. mit Schwamm oder einem weichen Schrubbermaterial, teilgereinigt. Der ganze Rückstand der Hydrogelzusammensetzung läßt sich ohne weiteres von den Zielmaterialien entfernen.
BEISPIEL 4
Zur Herstellung einer Brandbekämpfungszusammensetzung wurden 990 ml Wasser mit 1,8 ml eines Farbmittels und 1,8 ml eines hochmolekularen Polyethylenimins (BASONAL^® Weiß FO 1, zu beziehen bei der BASF Corporation) versetzt und anschließend homogen gerührt. Das entstandene Gemisch wurde mit etwa 5,75 g eines Natriumpolyacrylat-Superabsorbers versetzt und anschließend homogen gerührt. Bei den getrennten Zusammensetzungen zugesetzten drei Farbmitteln handelte es sich um FASTUSOL^® Rot 51L, FASTUSOL^® Orange 80LN und FASTUSOL^® Gelb 76LN. Als Vergleichsbeispiel wurde auch eine Zusammensetzung ohne hochmolekulares Polyethylenimin und ohne Farbmittel hergestellt.
Von jeder opazifizierten Zusammensetzung wurde eine Probe auf ein 2 Zoll mal 4 Zoll großes Stück Astroturf aufgebracht. Auch eine Probe des SAP-Hydrogels ohne Farbmittel und ohne Deckhilfsmittel wurde auf ein Stück Astroturf aufgebracht. Das SAP-Hydrogel ohne Farbmittel und ohne Deckhilfsmittel war nicht auf dem Astroturf auszumachen. Die Farbe des mit einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung behandelten Astroturfs war deutlich sichtbar. Bei einer zusätzlichen Probe, bei der das Gewichtsverhältnis von Deckhilfsmittel zu Farbmittel auf 2:1 erhöht war, wurde die Farbsichtbarkeit der aufgebrachten Brandbekämpfungszusammensetzung noch weiter verbessert.
Nach dem Aufbringen auf dem Astroturf wurde eine vorliegende Brandbekämpfungszusammensetzung etwa 5 Tage lang getrocknet, zu welchem Zeitpunkt ein Verblassen des auf dem Astroturf aufgebrachten Farbmittels einsetzte und sich die Farbe des weißen Deckhilfsmittels in transparent bis leicht bernsteingelb änderte.
Es versteht sich, daß die Schrift und die Beispiele nur veranschaulichenden Zwecken dienen, die vorliegende Erfindung nicht beschränken und sich dem Fachmann ohne weiteres weitere Ausführungsformen im Geist und Schutzbereich der Erfindung ergeben.

Claims

Verfahren zur Bekämpfung eines einen brennbaren Gegenstand verzehrenden Brands, bei dem man den brennbaren Gegenstand mit einer zur Hemmung, Unterdrückung oder Löschung ausreichenden Menge einer Brandbekämpfungszusammensetzung beaufschlägt, welche (a) 0,01 bis 20 Gew.-% eines Superabsorbers, (b) 0,005 bis 10 Gew.-% eines Farbmittels, (c) 0,005 bis 10 Gew.-% eines Deckhilfsmittels, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Calciumcarbonat, einem Styrol-Butadien-Copolymer, einem Styrol-Vinylpyrrolidon-Copolymer, einem Styrol-Butadien-Acrylnitril-Copolymer, einem Acrylpolymer, einem Polyvinylacetat, einem Polyvinylacrylat, einer Stärke, einem Polyethylenimin, einem Polystyrol, einem Polyethylen, einem Polyvinylalkohol und deren Mischungen, und (d) Wasser enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem man als Deckhilfsmittel Calciumcarbonat einsetzt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem man als Deckhilfsmittel eine Emulsion oder einen Latex des Styrol-Butadien-Copolymers, des Styrol-Vinylpyrrolidon-Copolymers, des Styrol-Butadien-Acrylnitril-Copolymers, des Acrylpolymers, des Polyvi nylacetats, des Polyvinylacrylats, der Stärke, des Polyethylenimins, des Polystyrols, des Polyethylens, des Polyvinylalkohols oder deren Mischung einsetzt.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem man als Deckhilfsmittel Polyethylenimin einsetzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Zusammensetzung zusätzlich bis zu 10 Gew.-% eines wasserlöslichen organischen Lösungsmittels enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Zusammensetzung zusätzlich mindestens einen optionalen Einsatzstoff, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Viskositätsregulator, einem Dispergiermittel, einem pH-Regulator, einem Tensid und deren Mischungen, enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Zusammensetzung dem brennbaren Gegenstand eine Farbe verleiht.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die dem brennbaren Gegenstand verliehene Farbe innerhalb von 30 Tagen nach Aufbringen der Zusammensetzung weitgehend verblaßt.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem die dem brennbaren Gegenstand verliehene Farbe ausreichend farbintensiv ist, daß man einen bereits mit der Zusammensetzung beaufschlagten brennbaren Gegenstand schon mit dem bloßen Auge von dem noch nicht mit der Zusammensetzung beaufschlagten brennbaren Gegenstand unterscheiden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem man die Zusammensetzung durch Bodengerät oder aus der Luft aufbringt.
Zusammensetzung, enthaltend: (a) 0,1 bis 5 Gew.-% eines Superabsorbers, (b) 0,015 bis 2 Gew.-% eines Farbmittels, (c) 0,015 bis 2 Gew.-% eines Deckhilfsmittels, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Calciumcarbonat, einem Styrol-Butadien-Copolymer, einem Styrol-Vinylpyrrolidon-Copolymer, einem Styrol-Butadien-Acrylnitril-Copolymer, einem Acrylpolymer, einem Polyvinylacetat, einem Polyvinylacrylat, einer Stärke, einem Polyethylenimin, einem Polystyrol, einem Polyethylen, einem Polyvinylalkohol und deren Mischungen, und (d) Wasser enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 11, bei der zusätzlich bis zu etwa 10 Gew.-% eines wasserlöslichen organischen Lösungsmittels enthalten sind.
Zusammensetzung nach Anspruch 11 oder 12, bei der zusätzlich mindestens ein optionaler Einsatzstoff, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Viskositätsregulator, einem Dispergiermittel, einem pH-Regulator, einem Tensid und deren Mischungen, enthalten ist.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der das Farbmittel und das Deckhilfsmittel in einem Gewichtsverhältnis von einem Teil Farbhilfsmittel zu 0,5 bis 3 Teilen Deckhilfsmittel enthalten sind.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei der das Deckhilfsmittel und der Superabsorber in einem Gewichtsverhältnis von 1 Teil Deckhilfsmittel zu 2 bis 4 Teilen Superabsorber enthalten sind.