Palonestodispersion tuotekehitys

Abstract

Opinnäytetyön toimeksiantaja on yritys, joka on keskittynyt valmistamaan ja kehittämään luontoystävällisempiä metsäpalonestoaineita. Opinnäytetyössä keskityttiin tutkimaan ja kehittämään erään palonestoaineen säilymisominaisuuksia. Kyseisen palonestoaineen kohdalla oli todettu ongelmaksi suolan ennenaikainen kiteytyminen.

Opinnäytetyön aiheena oli selvittää, millä suolan ja tartunta-aineen pitoisuuksilla saavutettaisiin paras säilyvyys. Tämän lisäksi tutkittiin, olisiko CMC:n käyttäminen tartunta-aineena MFC:n sijaan mahdollista ja tehtiin kartoitus potentiaalisimmista tartunta-ainevaihtoehdoista.

Opinnäytetyön kokeellisessa osiossa tutkittiin kolmen eri suolapitoisuuden sopivuutta käytettäväksi kyseisessä tuotteessa. Käytetty suola oli magnesiumsulfaatin anhydridi. Tämän lisäksi tutkittiin neljää eri tartunta-ainepitoisuutta kahdella eri tartunta-aineella, 10 % MFC:llä ja puhtaalla CMC:llä. Tartunta-ainetta sisältävien suspensioiden säilyvyyttä tutkittiin sekä kvalitatiivisesti että kvantitatiivisesti. Näistä parhaat testattiin 2 °C:n säilytyslämpötilassa. Tutkimukset toteutettiin vaaoilla, viskositeetti-, pH-, lämpötila- ja sähkönjohtavuusmittareilla sekä silmämääräisellä havainnoinnilla.

Tutkimuksilla saatiin selville, että testatuista pitoisuuksista paras oli suolapitoisuudeltaan 39 m-%:n ja MFC-pastapitoisuudeltaan 2 m-%:n suspensio n. 22 °C:n lämpötilassa. Toinen lupaava suspensio oli CMC-pitoisuudeltaan 0,5 m-%:a ja suolapitoisuudeltaan 39 m-%:a, jolla todettiin kokeiden paras maaston retentio, 170 %:ia. CMC-suspensio ei ollut kuitenkaan ruiskutettavaa, mikä johtuu todennäköisesti käytetyn CMC:n liian suuresta raekoosta. Kumpikaan parhaista CMC- ja MFC-suspensiosta ei säilynyt hyväksyttävästi 2 °C:n lämpötilassa. Tämän lisäksi löydettiin kaksi varteenotettavaa tartunta-ainevaihtoehtoa, HPMC ja HEC.

Jatkotutkimuksiksi suositellaan suurempien MFC-pitoisuuksien testaamista, pienempirakeisen CMC:n testaamista 0,5 m-%:n ja matalammissa pitoisuuksissa ja kaikkien näiden toiminnan varmistamista aiheeseen sovellettavilla standardisoiduilla polttokokeilla.

This thesis was made as an assignment for a private company focused on the production and development of more environmentally friendly forest fire retardants. This thesis focuses on the research and development of the storage qualities of a certain fire retardant. Concerning the fire retardant in question, a problem was discovered in the premature crystallisation of the salt in suspension.

The topic of this thesis was to investigate with which salt and adherent concentration would yield the maximum shelf life for the product. In addition, it was investigated whether CMC could be used in place of MFC as the adherent in this suspension. An overview of other possible adherents in place of MFC and CMC was also made.

In the experimental portion of the thesis the suitability of three different salt concentrations in this product were examined, the salt in question being anhydrous magnesium sulphate. In addition to this, four different adherent concentrations of two different adherents, 10 % MFC-paste and pure CMC, were researched. The storage qualities of two most promising samples out of these were tried out in 2 °C temperature. Both qualitative and quantitative methods were used in the research of storage qualities of the suspensions containing adherent. The experiments were carried out via several laboratory grade scales, a viscometer, a pH-meter, a thermometer and an EC meter as well as via visual observation.

In the experiments it was discovered that the best concentrations to be used was 39 m-% for the salt and 2 m-% for MFC-paste in 22 °C temperature. Another promising suspension was 0,5 m-% CMC in 39 m-% salt dispersion, which had the best forest floor retention, 170 %. The CMC-suspension was not sprayable, probably due to the granular size being too big. Neither CMC- nor MFC-suspensions could be stored in 2 °C. In addition to these results, two noteworthy adherent options were found; HPMC and HEC.

For the additional research it is recommended to further investigate bigger MFC-concentrations, smaller MgSO4-concentrations and smaller granular size CMC in concentrations of 0,5 m-% and below. It is recommended to ensure the functionality of all above suspensions via applicable standardised burn tests.