【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔産業上の利用分野〕
本発明は泡消火剤組成物に関するものであり、
更に詳しく言えば蛋白質加水分解物よりなる泡消
火剤組成物に関するものである。
〔従来の技術〕
従来蛋白質の加水分解生成物は高い起泡力を有
しているので例えば泡消火剤の主成分としてその
有用性が認められている。そして蛋白質加水分解
生成物の起泡性を高めるために、例えば硬蛋白質
をアルカリでプロテオースに分解する方法(特公
昭31−6700号)、硬蛋白質のアルカリによる分解
を2段階で行つてプロテオースを得る方法(特公
昭31−8447号)、動物血液をアルカリ分解してペ
プトンを得、これに水溶性金属塩を添加する方法
(特公昭32−5150号)、硬蛋白質の加水分解を消石
灰と苛性ソーダの混合物で行う方法(特公昭32−
7896号)、硬蛋白質のアルカリによる加水分解を
110〜120℃で行う方法(特公昭33−1941号)等に
おいては蛋白質の加水分解条件を変えて起泡力の
大きい蛋白質加水分解物を得ており、また動植物
蛋白質をアルカリで加水分解した後に納豆菌を添
加する方法(特公昭31−3996号)、蛋白質加水分
解物にエタノールアミンやサポニンを添加する方
法(特公昭35−7450号)、蛋白質の加水分解中間
物に尿素の初期縮合物を添加する方法(特公昭37
−887号)、蛋白質加水分解物を炭酸アンモニウム
で処理する方法(特公昭42−8600号)、ケラチン
蛋白質の加水分解物に第1鉄塩を反応させる方法
(特公昭44−11879号)等には蛋白質加水分解物を
他の物質で処理してその起泡性を高める技術が開
示されている。一方、蛋白質の加水分解生成物を
主成分とする起泡剤組成物においてパーフルオロ
カーボン基を含む界面活性剤を含有するもの(特
公昭47−21078号)およびテトラフルオロエチレ
ンオリゴマーからの界面活性剤を含有するもの
(特公昭47−26160号)などが高い起泡性を有する
発泡組成物として知られている。また、特公昭40
−20081号にはフルオルアルキル基含有水溶性化
合物が蛋白質加水分解物の泡沫安定性を高めるこ
とが、そして特公昭48−23161号には水溶性フツ
化脂肪族界面活性剤とフツ素非含有炭化水素界面
活性剤の組合せが蛋白質加水分解物の泡沫安定性
を向上させることが開示されている。
しかしながらこれらの公知の特許文献は蛋白質
の加水分解条件の変化によるかまたは蛋白質加水
分解物にその起泡性および泡沫安定性を高めるた
めの第2成分を添加することによつて、蛋白質加
水分解物の起泡性を改良しようとするものであつ
た。これに対して本発明者等はこれらの従来の技
術とは別の観点から蛋白質加水分解物の起泡性に
ついて研究を行つて来た。すなわち、本発明者は
動植物の蛋白質をアルカリで加水分解するときに
得られる加水分解生成物はその分子量が200万位
の大きいものから5000またはそれ以下の低分子量
のものからなることを見出し、加水分解生成物を
分子量の大小によつて分画し、各分画成分の界面
活性能を調べて消火剤成分としての有用性を研究
して来た。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら前記のような従来の技術は得られ
た蛋白質加水分解生成物自体の本質について検討
を加えたものではなく、蛋白質加水分解物に加工
処理または第2成分の添加を行つてその起泡性を
改良しようとするものであつた。従つて蛋白質加
水分解生成物に固有の起泡性を高めることに限界
があり、一層優れた泡消火剤を得るためには費用
のかかる加工処理や高価な添加物質を使用するこ
とが余儀なくされていて、安価で優れた性能の泡
消火剤の出現が切望されている。
〔問題点を解決するための手段・作用〕
本発明者は上記のような問題点を解決するため
に蛋白質加水分解物について多くの研究を行つた
が、その結果によれば、硬質蛋白質であるケラチ
ンの加水分解物を限外過膜によつて種々の分子
量のものに分画分離し、分画成分の消火能力を検
討した結果、分画分子量が30万〜1000の蛋白質加
水分解物が泡消火剤の主成分として極めて有用な
ものであることを見出して本発明を完成した。
すなわち、本発明によれば、動植物蛋白質を通
常の加水分解条件で加水分解し、得られた生成物
を限外過して分画分子量が30万〜1000の分画生
成物を泡消火剤の主成分として使用する。こうし
て得られた分画分子量が30万〜1000の分画生成物
は優れた泡消火作用を有していて、泡消火剤の主
成分として極めて有用である。
本発明において使用される蛋白質加水分解物の
原料としては動物源または植物源の任意の蛋白
源、例えば牛馬の蹄、角、血液等の粉末、微生物
蛋白、種子粉等を使用することができる。蛋白質
の加水分解は通常の条件、例えば濃度5〜10重量
%の水酸化ナトリウムまたは水酸化カルシウムを
用いて約100℃の温度で約1時間またはそれ以上
水中で加熱することにより行われる。加水分解終
了後、無機酸例えば塩酸または硫酸、または有機
酸例えば酢酸で中和し、通常の紙によつて共存
する微細な沈澱物等を除去する。
こうして得られた蛋白質加水分解物は分画分子
量30万の膜を用いて限外過によつて濃縮し、濃
縮液は蒸留水で洗浄して分画分子量30万以下のも
のを完全に液中に回収する。液は逆浸透、加
熱または冷凍乾燥によつて更に濃縮されるが、起
泡性および耐硬水性に悪影響を及ぼす分子量約
1000以下の成分、例えば低級ペプチド、アミノ酸
等を除去することのできる逆浸透によるのが好ま
しい。膜上に残つた分画分子量30万以上の残渣
は、再び加水分解処理して低分子量のものにする
ことができる。こうして得た分画分子量が30万〜
1000の蛋白質加水分解物は起泡性、泡安定性に優
れており、消火剤の老化をもたらす成分を含有し
ておらず泡消化化剤の主成分として極めて有用で
ある。
本発明による分画分子量が30万〜1000の蛋白質
加水分解物は0.5〜2.0重量%の水溶液として使用
することができ、耐硬水性があるので海水の存在
下でも優れた泡消火力を発揮する。なお、例えば
分画分子量10万〜1000または5万〜1000の蛋白質
加水分解物も泡消火力を有していることは云うま
でもない。また、泡安定剤としては金属イオンを
与える化合物、例えばカルシウム、鉄()、亜
塩等の水溶性塩、例えば代表的なものとして硫酸
第1鉄を添加することができる。その他不凍剤、
例えばエチレングリコール、プロピレングリコー
ルなどのグリコール類、粘度低下剤、例えば尿
素、防腐剤、例えばトリクロロフエノールの水溶
性塩、泡流動性付与剤、例えばサポニンなどを添
加することができる。特にフツ素系界面活性剤は
本発明の蛋白質加水分解物の消火作用を著しく向
上させる作用がある。
以下の実施例によつて本発明を更に具体的に説
明する。
実施例
約1mmメツシユのTyler篩を通過させた牛馬の
蹄の混合粉末100gを還流冷却器付き容量2の
三口フラスコに入れ、蒸留水400c.c.を加え、水酸
化ナトリウム20gを添加し、90℃で90分間煮沸し
た。こうして得られた加水分解物を、分画分子量
30万の膜(アミコン社製)を使用して限外過装
置(UHP−150、東洋紙(株)製)にかけて分画分
子量30万以上のものを膜上に捕集し、分画分子量
30万以下のものを液中に回収した(収率約70〜
80%)。得られた液を、シヨ糖阻止率15%の逆
浸透膜(アルバツクサービス(株)製)を使用して逆
浸透装置(RO−3型、アルバツクサービス(株)
製)にかけて分画分子量1000以下のものを除去し
固形分濃度20〜30重量%に濃縮した。こうして得
られた物質は高い起泡力を示し、生成した泡沫の
安定性は極めて優れており、また金属イオン、例
えばカルシウムイオン、鉄()イオン、亜鉛イ
オン、マンガンイオン、マグネシウムイオン、コ
バルトイオン、ニツケルイオン等により沈殿を生
ぜず、反つて泡の安定性が増大する。なお、分画
分子量30万以上のものは回収して次の加水分解工
程に使用することができる。
上記のようにして得た蛋白質(ケラチン)加水
分解物の起泡性を第1図に示したような装置を用
いて測定した。すなわち径30mmの孔あき円盤(径
8mmの孔4個あり)7を入れたアクリル製メスシ
リンダー4の中に試料30mlを入れた。孔あき円盤
7はロツドケース3を貫通している連打ロツド5
に接続されており、連打ロツド5はクランクロツ
ド2を介して金属円板1に連結されている。金属
円板1が矢印方向に回転すると連打ロツド5が上
下運動を繰返し、孔あき円盤7の孔を試料が上下
して泡を生じる。この実験では孔あき円盤を320
回/分で上下させ、5秒後、30分後の泡高さを測
定した。メスシリンダは水ジヤケツト6により25
℃に保つた。泡安定性は30分後の泡高さ及び試料
の25%(7.5ml)および50%(15ml)が泡から分
離する時間(25%および50%ドレイネジ時間)を
測定して評価した。実験の結果は第1表の通りで
ある。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a fire extinguishing foam composition,
More specifically, the present invention relates to a fire extinguishing foam composition comprising a protein hydrolyzate. [Prior Art] Conventional protein hydrolysis products have a high foaming power, and therefore their usefulness as main components of fire extinguishing foams, for example, has been recognized. In order to increase the foaming properties of protein hydrolysis products, for example, there is a method of decomposing scleroprotein into proteose with alkali (Japanese Patent Publication No. 31-6700), and proteose is obtained by decomposing scleroprotein with alkali in two steps. method (Special Publication No. 31-8447), method of alkaline decomposition of animal blood to obtain peptone, and addition of water-soluble metal salts to this (Special Publication No. 32-5150), hydrolysis of hard proteins using slaked lime and caustic soda. Method using a mixture
No. 7896), hydrolysis of hard proteins with alkali
In methods such as the method conducted at 110 to 120℃ (Special Publication No. 33-1941), a protein hydrolyzate with high foaming power is obtained by changing the protein hydrolysis conditions; A method of adding Bacillus natto (Special Publication No. 31-3996), a method of adding ethanolamine or saponin to a protein hydrolyzate (Special Publication No. 7450-1977), and a method of adding an initial condensate of urea to a protein hydrolysis intermediate. Method of adding
-887), a method of treating protein hydrolyzate with ammonium carbonate (Japanese Patent Publication No. 8600, 1973), a method of reacting ferrous salt with a hydrolyzate of keratin protein (Japanese Patent Publication No. 11879, 1977), etc. discloses a technique in which protein hydrolyzate is treated with other substances to enhance its foaming properties. On the other hand, foaming agent compositions containing a surfactant containing a perfluorocarbon group (Japanese Patent Publication No. 47-21078) and a surfactant made from a tetrafluoroethylene oligomer are used as the main component of a protein hydrolysis product. (Japanese Patent Publication No. 47-26160) is known as a foaming composition with high foaming properties. In addition, the special public
-20081 describes that water-soluble compounds containing fluoroalkyl groups improve the foam stability of protein hydrolysates, and Japanese Patent Publication No. 48-23161 describes water-soluble fluorinated aliphatic surfactants and non-fluorine-containing surfactants. It has been disclosed that a combination of hydrocarbon surfactants improves the foam stability of protein hydrolysates. However, these known patent documents disclose that the protein hydrolyzate can be improved by changing the protein hydrolysis conditions or by adding a second component to the protein hydrolyzate to increase its foaming properties and foam stability. The aim was to improve the foaming properties of In contrast, the present inventors have conducted research on the foaming properties of protein hydrolysates from a different perspective than these conventional techniques. That is, the present inventor discovered that the hydrolysis products obtained when animal and plant proteins are hydrolyzed with alkali range from a large molecular weight of about 2 million to a low molecular weight of 5000 or less. Decomposition products have been fractionated according to molecular weight, and the surfactant ability of each fraction has been investigated to study their usefulness as extinguishing agent components. [Problems to be Solved by the Invention] However, the above-mentioned conventional techniques do not consider the essence of the obtained protein hydrolyzate itself, and do not involve processing or adding second components to the protein hydrolyzate. The aim was to improve the foaming properties by adding . Therefore, there are limits to the ability to enhance the inherent foaming properties of protein hydrolysis products, and in order to obtain even better fire extinguishing foams, it is necessary to use expensive processing and expensive additives. Therefore, there is a strong need for an inexpensive fire extinguishing foam with excellent performance. [Means/effects for solving the problems] The present inventor has conducted many studies on protein hydrolysates in order to solve the above-mentioned problems, and the results show that protein hydrolysates are hard proteins. As a result of fractionating keratin hydrolyzate into products with various molecular weights using an ultrafiltration membrane and examining the fire extinguishing ability of the fractionated components, it was found that protein hydrolyzates with a molecular weight cut-off of 300,000 to 1,000 foamed. The present invention was completed based on the discovery that it is extremely useful as a main component of fire extinguishers. That is, according to the present invention, animal and plant proteins are hydrolyzed under normal hydrolysis conditions, the resulting product is subjected to ultrafiltration, and a fractionated product having a molecular weight cutoff of 300,000 to 1,000 is added to a fire extinguishing foam. Use as main ingredient. The thus obtained fractionated product having a molecular weight cut-off of 300,000 to 1,000 has excellent foam firefighting action and is extremely useful as the main component of firefighting foam. As the raw material for the protein hydrolyzate used in the present invention, any protein source of animal or plant origin can be used, such as powders of hooves, horns, blood, etc. of cows and horses, microbial proteins, seed powders, and the like. Protein hydrolysis is carried out under conventional conditions, such as by heating in water at a temperature of about 100 DEG C. for about 1 hour or more using sodium hydroxide or calcium hydroxide at a concentration of 5 to 10% by weight. After the hydrolysis is completed, it is neutralized with an inorganic acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid, or an organic acid such as acetic acid, and fine precipitates etc. coexisting are removed using ordinary paper. The protein hydrolyzate thus obtained is concentrated by ultrafiltration using a membrane with a molecular weight cutoff of 300,000, and the concentrated solution is washed with distilled water to completely remove the protein hydrolyzate with a molecular weight cutoff of 300,000 or less. to be collected. The liquid can be further concentrated by reverse osmosis, heating or freeze drying, but the molecular weight of approximately
Reverse osmosis, which can remove up to 1000 components, such as lower peptides and amino acids, is preferred. The residue with a molecular weight cut-off of 300,000 or more remaining on the membrane can be hydrolyzed again to make it into a lower molecular weight one. The molecular weight fraction obtained in this way is 300,000~
The protein hydrolyzate of 1000 has excellent foaming properties and foam stability, and does not contain components that cause aging of fire extinguishers, making it extremely useful as the main component of fire extinguishing agents. The protein hydrolyzate with a molecular weight cut-off of 300,000 to 1,000 according to the present invention can be used as an aqueous solution of 0.5 to 2.0% by weight, and is resistant to hard water, so it exhibits excellent foam fire extinguishing power even in the presence of seawater. . It goes without saying that, for example, a protein hydrolyzate with a molecular weight cut-off of 100,000 to 1,000 or 50,000 to 1,000 also has foam fire extinguishing power. Further, as a foam stabilizer, compounds that provide metal ions, such as water-soluble salts such as calcium, iron (2), and subsalts, such as ferrous sulfate as a typical example, can be added. Other antifreeze agents,
For example, glycols such as ethylene glycol and propylene glycol, viscosity reducing agents such as urea, preservatives such as water-soluble salts of trichlorophenol, foam flow agents such as saponin, etc. can be added. In particular, fluorine-containing surfactants have the effect of significantly improving the fire extinguishing action of the protein hydrolyzate of the present invention. The present invention will be explained in more detail with reference to the following examples. Example: Put 100 g of mixed powder of cow and horse hoof that passed through a Tyler sieve with a mesh size of about 1 mm into a 2-necked three-necked flask with a reflux condenser, add 400 c.c. of distilled water, and add 20 g of sodium hydroxide. Boiled for 90 minutes at ℃. The hydrolyzate obtained in this way was
Using a 300,000 membrane (manufactured by Amicon) and an ultrafiltration device (UHP-150, manufactured by Toyo Shi Co., Ltd.), those with a molecular weight cut-off of 300,000 or more are collected on the membrane.
300,000 or less were recovered in the liquid (yield approximately 70~
80%). The obtained liquid was passed through a reverse osmosis device (RO-3 type, manufactured by Albak Service Co., Ltd.) using a reverse osmosis membrane with a sucrose rejection rate of 15% (manufactured by Albak Service Co., Ltd.).
Products with a molecular weight cut-off of 1000 or less were removed and concentrated to a solid content of 20 to 30% by weight. The material obtained in this way exhibits high foaming power, the stability of the foam produced is extremely excellent, and metal ions, such as calcium ions, iron () ions, zinc ions, manganese ions, magnesium ions, cobalt ions, Nickel ions, etc. do not cause precipitation and increase the stability of the foam. In addition, those having a molecular weight cut off of 300,000 or more can be recovered and used in the next hydrolysis step. The foaming properties of the protein (keratin) hydrolyzate obtained as described above were measured using the apparatus shown in FIG. That is, 30 ml of the sample was placed in an acrylic graduated cylinder 4 containing a perforated disk 7 with a diameter of 30 mm (having four holes with a diameter of 8 mm). The perforated disc 7 is a continuous hammering rod 5 that penetrates the rod case 3.
The repeating rod 5 is connected to the metal disc 1 via the crank rod 2. When the metal disk 1 rotates in the direction of the arrow, the repeatedly striking rod 5 moves up and down repeatedly, and the sample moves up and down the hole in the perforated disk 7, producing bubbles. In this experiment, the perforated disk was
The bubble height was measured after 5 seconds and 30 minutes. The graduated cylinder is 25 mm with water jacket 6.
It was kept at ℃. Foam stability was evaluated by measuring the foam height after 30 minutes and the time for 25% (7.5 ml) and 50% (15 ml) of the sample to separate from the foam (25% and 50% drain time). The results of the experiment are shown in Table 1.
【表】
* 限外濾過にかける前の蛋白質加水分解物
の液。
また、本発明による分画分子量が30万以下の蛋
白質加水分解濃縮物に泡安定剤として硫酸第1鉄
(蛋白質加水分解濃縮物に対してFe換算で0.5〜
2.0重量%)を添加したもの、および上記泡安定
剤の外に更に代表的フツ素系界面活性剤である
N,M,N−トリメチル,N−3−(パーフルオ
ロオクチルスルホニルアミノ)プロピルアンモニ
ウムアニオダイド〔C8F17SO2NH(CH2)3N+
(CH3)3I-〕を1.0重量%(蛋白質加水分解濃縮物
に対して)添加したものについて次のように消火
試験を行つた。一辺が70.7cm、高さが40cmの鉄の
正方形燃焼皿(燃焼面積0.5cm2)に燃料としてガ
ソリンまたはメタノールを50入れ、点火し、点
火後5分を経てから試料の6%水溶液を固定式泡
放出ノズルから燃焼皿の壁面に沿つて燃焼面に泡
状に放出した。
消火試験の結果は第2表に示す通りである。[Table] *Protein hydrolyzate solution before ultrafiltration.
In addition, ferrous sulfate (0.5 to 0.5 to
2.0% by weight), and in addition to the above foam stabilizer, N,M,N-trimethyl,N-3-(perfluorooctylsulfonylamino)propylammonium anion which is a typical fluorosurfactant. Dido [C 8 F 17 SO 2 NH (CH 2 ) 3 N +
(CH 3 ) 3 I - ] was added in an amount of 1.0% by weight (based on the protein hydrolysis concentrate), and an extinguishing test was conducted as follows. Pour 50 g of gasoline or methanol as fuel into a square iron combustion dish (burning area: 0.5 cm 2 ), 70.7 cm on each side and 40 cm in height, ignite it, and after 5 minutes after ignition, add a 6% aqueous solution of the sample to a fixed type. Foam was discharged from the foam discharge nozzle onto the combustion surface along the wall of the combustion dish. The results of the fire extinguishing test are shown in Table 2.
【表】【table】
〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕
本発明による分画分子量30万〜1000の蛋白質加
水分解物は起泡性、泡安定性に優れており、また
高い泡消火性を有していて、泡消火剤に使用した
ときに極めて優れた消火作用を示し、耐硬水性が
あるので海上での消火にも威力を発揮する。ま
た、フツ素系の界面活性剤等と併用すれば更に高
い消火性が得られる。
The protein hydrolyzate with a molecular weight cut-off of 300,000 to 1,000 according to the present invention has excellent foaming properties and foam stability, and also has high foam extinguishing properties, and has extremely excellent foam extinguishing properties when used as a foam fire extinguishing agent. It exhibits fire extinguishing properties and is resistant to hard water, making it effective in extinguishing fires at sea. Further, if used in combination with a fluorine-based surfactant or the like, even higher fire extinguishing properties can be obtained.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第1図は起泡性を測定するための実験装置を示
す図である。
図中符号:1……金属円板、2……クランクロ
ツド、3……ロツドケース、4……メスシリンダ
ー、5……連打ロツド、6……水ジヤツケツト、
7……孔あき円盤。
FIG. 1 is a diagram showing an experimental apparatus for measuring foaming properties. Codes in the diagram: 1...Metal disc, 2...Crank rod, 3...Rod case, 4...Measuring cylinder, 5...Repeating rod, 6...Water jacket,
7... Perforated disc.