消火器および消火器媒体

本発明は、消火用媒体としての微細膨張バーミキュライトの水性懸濁液の使用、および、こうした懸濁液を含む消火用設備に関する。

バーミキュライトは、自然界に存在する、化学式(Mg,Fe,Al)₃(Al,Si)₄O₁₀(OH)₂.4H₂Oの鉱物である。バーミキュライトは、熱処理または化学処理によって膨張させることができ、剥離バーミキュライトを形成する。

米国特許第6309740号明細書

仏国特許第2935907号明細書

剥離バーミキュライト粒子は、例えば、米国特許第6,309,740号明細書に開示されているように、安定した水性懸濁液内で膨張させることができる。膨張バーミキュライトの水性懸濁液は、紙や布などの可撓性材料を防火加工するために使用されている。

バーミキュライトはまた、石膏と混ぜて、耐火コーティングを形成する。

仏国特許第2 935 907号明細書では、消火のために、その場で、水に対して石膏を1〜10の重量配合比で混合したものを形成することによって、噴霧可能な液体を生成し、当該液体を噴霧によって供給することが意図されている。一例としては、仏国特許第2 935 907号明細書では、燃焼している液体の表面を浮遊することができる混合物を形成するため、さらに、その場で、石膏と水との混合物を、可燃性粒状鉱物材料、例えばバーミキュライトに対して1未満の濃度で混合することが考えられている。このように一度作られた混合物は、長期間にわたって使用可能な状態で保存することができなかった。

本発明は、消火用媒体としての微細膨張バーミキュライトの水性懸濁液の使用、および、こうした懸濁液を含む消火用設備に関する。好ましくは、バーミキュライトは、3〜40重量%の割合で、より好ましくは、10〜30重量%の割合で、とりわけ、15〜25重量%の割合、例えば、約20重量%の割合で存在する。バーミキュライトは、ナノメートルから1000マイクロメートルまでの間の粒度、好ましくは、300マイクロメートル以下の粒度の、非常に微細なものであることが好ましい。付加的な添加剤なしのバーミキュライトの水性懸濁液は、優れた消火器媒体を提供する一方、当該懸濁液は、付加的に、他の添加剤を含んでいてもよく、こうした他の添加剤には、従来では消火器システムで使用されて、当該添加剤が長期にわたって懸濁液中に留まるバーミキュライトの能力を邪魔しない程度で特性を高める抑制剤がある。好ましくは、バーミキュライトは、10〜30°Cの室温で、例えば、20°Cの室温で、少なくとも6ヶ月間、さらに好ましくは、少なくとも12ヶ月、とりわけ、24ヶ月以上、放置したときに懸濁液中に留まったままとなる。

従来の消火器は、以下の1つ以上の原則に依存する。 (1)水性:炎に浴びせて、消火のために火災エリアを発火温度よりも低い温度に冷却するために、水を噴霧する処理 (2)乾燥粉末または泡:消火のために、炎に浴びせて燃焼酸素を遮断するように、ぬれた泡や乾燥粉末で火災エリアを包囲すること (3)CO2 :二度と燃焼が起きないように、例えば、促進ハロンガスやドライアイスCO2 を使用して、火災エリアの酸素を取り除くこと

異なるタイプの従来の消火器によって得られる個別の有益性を、効果的に組み合わせて拡張するため、5つの方法で、超微細膨張バーミキュライトの水分散体を消火エリアに噴霧することによって消火を行うこと

(1)懸濁液中のバーミキュライト粒子内に閉じ込められた水分は、蒸発の潜熱の吸収によって火災エリアの温度を下げて、消火を促進する。

(2)懸濁液は、優れた断熱層を形成して、火災の高温エリア、または、(1)によって冷却されたけれども、火災がない隣接エリアに放散して広がるかも知れない火災の高温エリアを断熱する。

(3)懸濁液は、火災のない隣接エリアまで、保護断熱耐火コーティングを形成し、このコーティングの下では、火災エリアから火災のないエリアに降った燃焼物が可燃物に引火することを防止する。

(4)超微細粒度のバーミキュライトは、まだ引火していない可燃物と、起きるべき燃焼に必要な隣接雰囲気内の酸素との間に、酸素バリアを形成する。

(5)バーミキュライト粒子のプレートレット構造は、保水性があって湿潤性がよい。これにより、微細な粒子は、物、服または肉体に張り付いて、改良された浴びせ効果(an improved dousing effect)を与えて、断熱バリアを構築する。これは、跳ね返ってはけてしまう水とは対照的である。バーミキュライト懸濁液はまた、垂直物に対して跳ね返る、泡または粉末の消化剤よりも有効である。バーミキュライト懸濁液は、優れた断熱層を形成する。

一般的に、火傷の応急手当処置には、火傷を酸素から遮断することが含まれる。超微細なバーミキュライト粒子がスプレーで供給されるときに酸素バリア層を形成することができ、人や動物に有害な火を消火するための、バーミキュライト分散の使用は、消火し、また、さらなる火または熱に対する断熱層を提供するのと同様、付加的に、火傷した皮膚に対する、初期の酸素遮断保護層(an initial oxygen blocking protective layer)を提供する。

本発明は、例示に過ぎない、以下の説明および図面から、より明確に理解されるであろう。

デュプレミネラル社(Dupre Minerals Limited)のバーミキュライト分散DM38に対する、粒度分布チャートである。

デュプレミネラル社のDM38等のバーミキュライト分散は、管理された粒度範囲で、膨張バーミキュライトに利用することができる。バーミキュライトは、数ヶ月または年間または2年間またはそれ以上の長期間の間、こうした分散中の懸濁液に留まることができる。デュプレミネラル社のDM38は、図1に示す説明の目的のための粒度分布を有する。粒子は、ナノメートルサイズから1000マイクロメートルまで変動し、バーミキュライトの大半は、約300マイクロメートルのサイズである。消火器媒体として使用するため、バーミキュライトが長期にわたって懸濁液中に維持できるような粒度分布は、従来の消火器設備で管理したときに適当な噴霧を与え、噴霧されたときに良好なコーティング能力を維持し、そして、消火状況下で噴霧されたときに良好な断熱および酸素バリア性能を与える。この目的のためには、バーミキュライト粒度は、最大2000マイクロメートルの範囲、好適には、1000マイクロメートル未満、さらに好適には300マイクロメートル以下の範囲が適当である。好ましくは、少なくとも90重量%、より好ましくは95重量%のバーミキュライト粒子は、300マイクロメートル以下、より好ましくは、1〜300マイクロメートルの間にする。バーミキュライトは、適当な懸濁液中に、3〜40重量%の割合で、好適には10〜30重量%の割合で、さらに好適には15〜25重量%の割合で、とりわけ、約20重量%の割合で存在することができる。

付加的な添加剤なしのバーミキュライトの水性懸濁液および、特に脱イオン水または蒸留水の懸濁液は、優れた消火器媒体を提供する一方、当該懸濁液は、付加的に、他の添加剤を含んでいてもよく、こうした他の添加剤には、慣習的に消火器システムで使用されて特性を高める抑制剤、および、懸濁液の安定化を高める添加剤がある。添加剤は、好ましくは、反対に、バーミキュレイトの能力を邪魔することなく、長期にわたって懸濁液中に留まるものとすべきであり、また、好ましくは、スプレーのときに懸濁液の能力を邪魔することなく、保護的な耐火性および断熱コーティングを形成するものとすべきである。仏国特許第2935907号明細書による、石膏、水とバーミキュライトとの混合物は、安定した懸濁液とはならない。好ましくは、石膏を含まず、あるいは、10重量%未満の石膏、例えば、5重量%未満または1重量%未満の石膏が消火器媒体中に存在する。

消火器媒体は、任意の適当な容器に用意することができ、火および火の周り、または、現実的なもしくは潜在的な火災が認められる際に危険が予想されるエリアに対して、警報や他のサインに応じて手動操作により、または、自動的に、迅速に処理することを可能にする。微細膨張バーミキュライトの水性懸濁液を含む消火用媒体を充填するのに適当な容器は、金属、ポリマー、カーボンファイバ、ガラス、または、ケブラー(登録商標)等の、任意の適当な材料から作ることができ、好ましくは、ホースまたは他のアウトレットからスプレーを省略するために、圧縮させることができ、または、ポンプ駆動させることができる。適当な容器の例には、以下のものが含まれる。:

0.125〜50リットル(0.25〜40kgの液体内容物)の持運び可能な容器。当該容器は、ポータブル水消火器として従来から使用されているタイプの、蓄圧式またはカートリッジ式の消火器とすることができる。;

5リットル〜250リットル容量の、選択的に車輪を備えるセミポータブル消火器;

消防車の内部もしくは消防車に隣接して、または、車両後方に取り付けられた、ポンプまたは圧縮ガス源を備えるタンク;

火災危険エリアに対して近接または遠隔に、個別的にまたは列状に配置され、また、いずれの場合でも、火災危険エリアに内容物を放出するように適合させた、シリンダまたはタンク

以下の夫々の例は、消火用物質としての、バーミキュライト懸濁液の有益性を示す。

例1

図1に例示するように、管理されたサイズ分布を有する、化学的に剥離されたバーミキュライトの水溶液を準備した。上述の懸濁液は、デュプレミネラル社から、商品名「Aqueous Vermiculite Dispersion (DM38)」で市販されている。

例2

いくつかの従来の水性ガス圧縮消火器には、例1に従う、水性バーミキュライト懸濁液が充填されている。消火器を作動させたとき、消火器用ホースを通したスプレーで、バーミキュライト懸濁液を放出させる。

例3

ダミー人形を用意して、可燃性の可視性の高いジャケットを着せた。ブンセンバーナーを使用してジャケットを燃やした。ジャケットが燃えていたとき、例2に従うバーミキュライト懸濁液が充填された消火器を作動させて、燃えているジャケットにスプレーを方向付けた。スプレーがジャケットにコーティングを形成して、炎は素早く消火された。

例4

バーミキュライト懸濁液の噴霧でコートされたジャケットの領域にバーナーを当てて、例3のジャケットを再燃させようと試みた。ジャケットは再燃しなかった。

例5

実験3および4の実験は、消火器の水だけを使用して繰り返された。水で火を消したが、これを達成するために、より長い噴霧時間を要した。さらに水をその後に、ジャケットに完全に浸み込むようにかけた。浸み込んだジャケットにバーナーを当てたとき、ジャケットは、数秒間で再燃した。

例6

およそ2.5メートルの距離から、バーミキュライト懸濁液を、例2の消火器から直立式ブタンガスシリンダにかけた。分散は、シリンダ全体にコーティングを形成した。火災のとき、ガス充填容器に対する、こうしたコーティングの処理は、優れた耐火性および断熱層を与え、シリンダの内容物が、熱および火のレベルが増大することで見られるような、激しい爆発の可能性を低減させる。