水成膜泡消火薬剤の基礎知識と施工設計

水成膜泡消火薬剤の基礎と施工

水成膜泡消火薬剤の組成と特徴

水成膜泡消火薬剤は、合成界面活性剤を基剤とした高性能な消火薬剤で、特にガソリン、軽油、ヘプタンなどの可燃性油類火災に対して卓越した消火能力を発揮します。この薬剤の最大の特徴は、フッ素系界面活性剤を含有することにより、従来の合成界面活性剤泡消火薬剤では実現できない水成膜形成能力を持つことです。

 

薬剤の基本組成は以下の通りです。

• 主要成分：ポリアリルアミン、ジメチルジアリルアンモニウム塩とマレイン酸との共重合体
• 界面活性剤：パーフルオロアルキル基含有非イオン性界面活性剤
• 補助成分：パーフルオロアルキル基含有両性界面活性剤、炭化水素系界面活性剤

水成膜の形成原理は表面張力の理論に基づいており、拡散係数（⊿Ｓ）が正の値になる場合にのみ安定した水成膜が形成されます。この拡散係数は油の表面張力値、泡水溶液の表面張力値、泡水溶液と油の界面張力値の関係で決まり、基準では3.5以上であることが要求されています。

 

施工業者が特に注意すべき点は、薬剤の外観が淡黄色液体でグリコールエーテル臭があることです。また、チクソトロピー性を有しないため、貯蔵時の取り扱いが比較的容易で、濁りや粘度増加といった劣化現象が起こりにくい特性を持っています。

 

水成膜泡消火薬剤の消火原理と性能

水成膜泡消火薬剤の消火原理は、従来の泡消火薬剤とは根本的に異なる二重の消火メカニズムを持っています。第一に、発泡した泡が燃焼面を覆って空気と可燃物の接触を遮断し、第二に泡から排液した水溶液が可燃性液体の油面上に水性フィルム状薄膜を形成して蒸気の逃散を抑制します。

 

この水成膜（Aqueous Film）の形成により、以下の優れた性能が実現されます。

• 迅速消火性：泡の流動展開性が改善され、スピーディな消火が可能
• 再着火防止性：水成膜が油面を覆い続けるため、再着火を効果的に防止
• 耐油・耐火性：泡膜自体の耐久性が従来品より大幅に向上

特に注目すべきは、航空機、自動車、駐車場火災などの人命救出に関わる緊急消火活動において、その迅速性が極めて重要な役割を果たすことです。流出油火災においても、水成膜の形成により火災の拡大を効率的に抑制できます。

 

性能試験では、n-ヘプタンを燃料とした消火試験において良好な消火性能を示し、特に耐火性能における燃焼面積が従来の合成界面活性剤泡消火薬剤と比較して大幅に減少することが確認されています。また、密封性試験においても優れた結果を示すことから、長期間の安定した消火能力の維持が期待できます。

 

水成膜泡消火薬剤の設備設計のポイント

水成膜泡消火薬剤を用いた消防設備の設計において、施工業者が把握すべき重要なポイントは多岐にわたります。まず、薬剤の希釈濃度は通常3％に設定されますが、使用環境温度によって異なる仕様が必要となります。例えば、-10℃～+30℃対応の標準仕様から、-20℃～+30℃の低温対応仕様まで、現場条件に応じた適切な選定が必要です。

 

発泡機器の選定では、水成膜泡消火薬剤専用の標準ノズルを使用することが重要です。これは薬剤の特性を最大限に活かすための発泡倍率と混合比を実現するためです。配管設計においては、以下の点に留意する必要があります。

• 配管材質：薬剤の腐食性を考慮した適切な材質選定
• 配管径：発泡量と圧力損失のバランスを考慮した設計
• 混合装置：薬剤と水の正確な混合比を維持する装置の配置

貯蔵タンクの設計では、薬剤の化学的安定性を維持するため、直射日光を避け、温度変化の少ない環境での設置が推奨されます。また、タンク内での薬剤の均一性を保つため、必要に応じて撹拌装置の設置も検討すべきです。

 

ポンプ設備については、薬剤の粘性特性を考慮した適切な揚程計算と、腐食に強い材質のポンプを選定することが重要です。特に海水を希釈水として使用する場合は、より高い耐腐食性が要求されます。

 

水成膜泡消火薬剤の保守管理と交換時期

水成膜泡消火薬剤の適切な保守管理は、消防設備の確実な機能維持において極めて重要です。一般社団法人日本消火装置工業会では、泡消火薬剤の性能維持の観点から、水成膜泡消火薬剤の交換推奨年数を8～10年と定めています。これは合成界面活性剤泡消火薬剤の13～15年と比較して短く、より頻繁な管理が必要であることを示しています。

 

定期点検において確認すべき項目は以下の通りです。

• 外観検査：薬剤の色調変化、沈殿物の有無、異臭の確認
• 粘度測定：規定値からの変化の監視
• pH値測定：中性域（6.5～7.5）の維持確認
• 発泡性能試験：規定の発泡倍率の確認
• 水成膜形成試験：拡散係数の測定

特に重要なのは、薬剤原液の濁りの発生や粘度の増加等の現象を早期に発見することです。これらの変化は薬剤の性能低下を示す初期兆候であり、適切な対応により設備の信頼性を維持できます。

 

保管環境の管理では、60～90℃で15～30時間の加熱操作を行う場合もありますが、これは特定の成分配合時に限定され、通常の保管では常温での安定性が確保されています。薬剤の補充や交換時には、異なるメーカーの薬剤の混合を避け、既存薬剤との適合性を事前に確認することが重要です。

 

水成膜泡消火薬剤の環境配慮と次世代技術

水成膜泡消火薬剤の分野では、環境への配慮が重要な課題となっています。特にPFOS（パーフルオロオクタンスルホン酸）を含有する従来の水成膜泡消火薬剤は、環境残留性と生体蓄積性の問題から使用制限が進んでいます。現在流通している薬剤の中には、PFOS含有量が約0.006％から約0.20％の製品が確認されており、これらの段階的な代替が急務となっています。

 

施工業者として理解すべき環境対応のポイントは。

• PFOS代替技術：フッ素系界面活性剤の中でも環境負荷の少ない代替成分の採用
• 廃棄処理：既存のPFOS含有薬剤の適切な廃棄処理方法の確立
• 性能維持：環境配慮と消火性能のバランスを保った新技術の導入

興味深い技術として、既存の合成界面活性剤泡消火薬剤に水成膜形成剤を後添加することで、水成膜形成機能を付与する技術が開発されています。これにより、現在貯蔵している薬剤を廃棄することなく、環境対応型の水成膜泡消火薬剤として再利用することが可能となります。

 

次世代の水成膜泡消火薬剤では、バイオベース原料の活用や分解性の向上を図った新しい界面活性剤の研究開発が進んでいます。施工業者としては、これらの技術動向を注視し、将来的な設備更新計画に環境配慮型薬剤の採用を組み込むことが重要です。

 

また、A火災（一般火災）に対応できる泡消火薬剤の開発により、林野火災や住宅火災への適用範囲も拡大しており、従来の石油化学施設以外への展開も期待されています。これらの技術革新は、消防設備業界における新たな市場機会を創出する可能性を秘めています。