DE2222939A1 - Brennstoff zum Erzeugen von verschiedenen Flammfaerbungen - Google Patents

Brennstoff zum Erzeugen von verschiedenen Flammfaerbungen

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DE2222939A1 DE19722222939 DE2222939A DE2222939A1 DE 2222939 A1 DE2222939 A1 DE 2222939A1 DE 19722222939 DE19722222939 DE 19722222939 DE 2222939 A DE2222939 A DE 2222939A DE 2222939 A1 DE2222939 A1 DE 2222939A1
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    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/003—Marking, e.g. coloration by addition of pigments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11C—FATTY ACIDS FROM FATS, OILS OR WAXES; CANDLES; FATS, OILS OR FATTY ACIDS BY CHEMICAL MODIFICATION OF FATS, OILS, OR FATTY ACIDS OBTAINED THEREFROM
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    • C11C5/004—Ingredients dyes, pigments; products giving a coloured flame
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Description

Brennstoff zum Erzeugen von verschiedenen Plammfärbungen
Die Erfindung betrifft einen Brennstoff zum Erzeugen von verschiedenen Flammfärbungen. Dieser Brennstoff besteht aus einer oder mehreren Metallverbindungen, welche eine Flammreaktion einzugehen vermögen, sowie aus brennbarem Material» Der erfindungsgemässe Brennstoff vermag z.B. mit roter, blauer, grüner oder anderer Flammfärbung zu verbrennen und ist für Illuminationszwecke bestimmt.
Plammfärbungen werden üblicherweise durch eine Flammreaktion in Gegenwart von Salzen erzeugt. Beispielsweise kann man eine Flammfärbung erzeugen, wenn man einen mit verschiedenen Salzen überzogenen Platindraht in eine farblose Flamme hält. Bei diesem Yerfahren werden jedoch die Salze sehr rasch verbraucht, so dass es unmöglich ist, längere Zeit Plammfärbungen zu erzeugen. Aus diesem Grund eignet sich dieses Verfahren nicht zur praktischen Anwendung für Plammfärbungen bei Kerzen oder dergleichen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung von festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen, welche mit verschiedenen Flammfärbungen verbrennen.
Der erfindungsgemässe Brennstoff kann zum Herstellen von Weihnachts- oder Geburt stagsker ζ en mit verschiedenen Flaminfärbungen oder zum Erzeugen von Flammfärbungen bei mit Alkohol betriebenen lampen oder bei mit gasförmigem oder flüssigem Brennmaterial gefüllten Feuerzeugen verwendet werden.
Der erfindungsgemässe Brennstoff jum Erzeugen einer Flammfärbung bei der Verbrennung wird hergestellt, indem man eine Metallverbindung, deren metallischer Bestandteil eine Flammfärbung hervorzurufen vermag, und das Brennmaterial zu einem homogenen Gemisch vermischt. Die Erfindung beruht auf der Erscheinung, dass das verwendete Metall in dem Brennstoff bei der Verbrennung erregt wird und dabei ein stabiles sichtbares Licht emittiert.
Beispiele für Metalle, welche eine Flammreaktion zeigen, sind Lithium (rote Flammfärbung), Natrium (gelbe Flammfärbung) Kalium (purpurne Flammfärbung), Rubidium (purpurrote Flammfärbung) oder Cäsium (purpurblaue Flammfärbung^ Erdalkalimetalle, wie Calcium (orange-rote Flammfärbung), Strontium (tiefrote Flammfärbung) oder Barium (grüne Flammfärbung), Metalle der III. Hauptgruppe des Periodensystems, wie Bor (grüne Flammfärbung), Indium (tiefblaue Flammfärbung) oder Thallium (gelbgrüne Flammfärbung), sowie Kupfer (blaue Flammfärbung).
Diese Metalle können in Form einer Verbindung, z.B. Salzen von Fettsäuren oder Metallseifen, wie Laurate, Stearate, Palmitate oder Oleate, Salzen, wie Nitrate, Sulfate, Acetate oder Chloride, sowie Estern, wie Borsäureester oder der-
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gleichen angewendet werden.
Als Beispiele für ein Fettsäuresalz oder eine Metallseife seien Lithiumlaurat oder Kupfer-II-laurat und als Beispiele für sonstige Salze seien Idthiumchlorid, Lithiumnitrat, Lithiumacetat, Kupfer-II-chlorid, Kupfer-II-sulfat, Kupfer-II-nitrat, Calciumchlorid, Rubidiumchlorid, Kaliumchlorid oder Kaliumacetat genannt, Palis diese Verbindungen, abgesehen von wenigen Ausnahmen, wie Kupfer-II-sulfat oder -nitrat, mit "brennbarem flüssigem oder gasförmigem Material vermischt werden, so ergeben die auf diese Weise erhaltenen Brennstoffe bei der Verbrennung eine äusserst instabile Flamme. Aus diesem Grund werden halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Dichloräthan oder Dibromäthan, vorzugsweise Dichloräthan, zur Stabilisierung der Flamme zugegeben.
Beispiele für erfindungsgemäss brauchbare Borsäureester sind Borsäuretrimethylester, Borsäuretriäthylester, Borsäuretripropylester und Borsäuretributylester. Die Alkylreste der Borsäureester können entweder geradkettig oder verzweigt sein.
Borsäuretributylester lässt sich beispielsweise herstellen, indem man 0,4 Mol Borsäure und 1,8 Mol n-Butanol etwa eine Stunde bei etwa HO0O am Rückfluss kocht und das bei der Veresterung gebildete V/asser entfernt. Der so erhaltene Borsäuretributylester wird dann bei vermindertem Druck konzess triert und dann bei vermindertem Druck destilliert. Der auf diese Weise gereinigte Borsäureester wird dann im Rahmen der Erfindung verwendet.
Die obengenannten Verbindungen können nicht nur einzeln, sondern auch in Kombination von zwei oder mehreren Verbindungen angewendet werden. Brennstoffe, die spezielle Flammfärbungen, wie z.B. blassrot, emittieren sollen, können durch Vermischen von zwei oder mehreren Verbindungen erhalten werden.
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Derartige Farben lassen sich nicht erzeugen, wenn nur eine der genannten Metallverbindungen angewendet wird. Zum Erzeugen einer blassroten Parbe werden beispielsweise ein Gemisch aus Kaliumchlorid und Lithiumchlorid, Rubidiumchlorid und Lithiumchlorid, oder Kaliumacetat und Lithiumchlorid angewendet; zum Erzeugen einer blaugrauen Flammfärbung wird beispielsweise ein Gemisch aus Kaliumchlorid und Kupfer-II-chlorid angewendet.
Der brennbare Bestandteil des erfindungsgemässen Brennstoffs kann in fester, flüssiger oder gasförmiger Form vorliegen, je nach dem gewünschten Aggregatszustand des Endprodukts.
Der feste Brennstoff wird hergestellt, indem man die genannten Metallverbindungen jeweils mit einem bei normaler Temperatur festen Brennstoff, wie höhere Paraffine, höhere Alkohole, höhere Fettsäuren oder höhere Ester, vermischt. Als Beispiele für bevorzugte feste Brennstoffe seien höhere Fettsäuren, wie Laurinsäure, Stearinsäure oder Palmitinsäure genannt.
Der flüssige Brennstoff wird hergestellt, indem man die genannten Metallverbindungen mit einem bei normaler Temperatur flüssigem Brennmaterial vermischt, wie Alkohole oder Ketone. Als Beispiele für bevorzugte feste Brennmaterialien seien Methanol, Äthanol oder Aceton genannt» In diesem Fall werden vorzugsweise Salze der genannten Metalle, wie Nitrate, Sulfate, Acetate oder Chloride, angewendet. Diese Gruppe von Salzen neigt jedoch nach dem Vermischen mit dem Brennmaterial zur Ausfällung. Um dies zu verhindern und einen stabilisierten Brennstoff zu erhalten, gibt man einen mehrwertigen Alkohol, wie Äthylenglykol oder Gylcerin, zu.
Der gasförmige Brennstoff wird hergestellt, indem man die genannten Metallverbindungen mit einem bei Atmosphärendruck gasförmigen Brennmaterial, z.B. verflüssigtem Gas, wie ver-
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-r- 5 —
flüssigtes Butan, vermischt. Vorzugsweise setzt man einen Alkohol, wie Äthanol, zu, der die Auflösung der Verbindungen in dem verflüssigten Gas beschleunigt.
Der erfindungsgemässe Brennstoff, welcher je nach enthaltener Metallverbindung verschiedene Flammfärbungen zu emittieren vermag, kann bei Anwendung eines festen Brennmaterials zu Kerzen verarbeitet, bei Anwendung eines flüssigen Brennmaterials in Alkohol-Iampen verbrannt oder bei Anwendung eines gasförmigen Brennmaterials in Gasfeuerzeugen verwendet werden,, Derartige Kerzen oder Lampen eignen sich hervorragend zur Festtagsbeleuchtung, zeB. an Weihnachten oder an Geburtstagen, da die Flammfärbungen sehr schön sind und die Festtagsstimmung zu heben vermögen. Ein mit einer gefärbten Flamme aufleuchtendes Feuerzeug verschönt dem Raucher den täglichen Genuss des Rauchens.
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert:
Beispiel 1 Herstellung eines festen Brennstoffs mit roter Flammemission
Ein fester Brennstoff wurde hergestellt, indem 21 Gewichtstelle (0,5 Grammäquivalent) Lithiumhydroxid (LiOB>H2O) zu 200 Gewichtsteilen (1 Grammäquivalent) geschmolzener Laurinsäure zugegeben und mLt dieser vermischt wurden. Dieser Brennstoff wurde im geschmolzenen Zustand zu einer Kerze verarbeitet. Die so erhaltene Kerze brannte mit roter Flamme.
Die Menge an Laurinsäure kann weiter erhöht werden.
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Beispiel 2
Herstellung eines festen Brennstoffs mit orangeroter Flammemission
Der gemäss Beispiel 1 erhaltene Brennstoff wurde mit Paraffin im Verhältnis 1:1 vermischt und das Gemisch im geschmolzenen Zustand zu einer Kerze verarbeitet. Die so erhaltene Kerze brannte mit orangeroter Farbe.
Beispiel 3
Herstellung eines festen Brennstoffs mit blauer Farbemission
Zu 1200 Gewichtsteilen (6 Grammäquivalent) geschmolzener Laurinsäure wurden 512 Gewichtsteile (2 Grammäquivalent) basisches Kupfer-II-carbonat (CuCO5'Cu(OH)2·Η20) und 49,5 Gewichtsteile (0,5 Grammäquivalent) Dichloräthan zugegeben und gründlich vermischt. Der so erhaltene Brennstoff wurde im geschmolzenen Zustand zu einer Kerze verarbeitet. Diese Kerze brannte mit blauer Flamme.
Beispiel 4
Herstellung eines festen Brennstoffs mit gelbblauer Flammemission
Der gemäss Beispiel 3 erhaltene feste Brennstoff wurde mit Paraffin im Verhältnis 1:1 vermischt und das geschmolzene Gemisch wurde zu einer Kerze verarbeitet. Diese Kerze brannte mit gelbblauer Farbe.
Eine Kerze mit gleicher Flammfärbung wurde erhalten, wenn das Paraffin zu der geschmolzenen Laurinsäure zugegeben
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wurde, die als Ausgangsmaterial bei der Herstellung des festen Brennstoffs gemäss Beispiel '3 verwendet wurde.
Beispiel 5
Herstellung eines festen Brennstoffs mit grüner Flammemission
1 Gramm gereinigter Borsäuretributylester wurde mit 2 g Laurinsäure vermischt und das geschmolzene Gemisch wurde zn einer Kerze verarbeitet. Die so erhaltene Kerze brannte mit grüner Flamme.
Bei einer Erhöhung des Anteils an Borsäuretributylester wurde eine noch stärkere Grünfärbung der Flamme erzielt.
Beispiel 6
Herstellung eines festen Brennstoffs mit gelbgrüner Flammemission
1 Gramm gereinigter Borsäuretributylester wurde mit 1 g Laurinsäure vermischt und das geschmolzene Gemisch wurde zu einer Kerze verarbeitet. Die so erhaltene Kerze brannte mit gelbgrüner Farbe.
Beispiel 7
Herstellung eines flüssigen Brennstoffs mit roter Flammemission
(1) 1g Lithiumchlorid und 1 ml Glycerin wurden in 20 ml
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Äthanol aufgelöst. Der so erhaltene flüssige Brennstoff wurde in einer Alkohol-Lampe mit Baumwolldocht verbrannt. Dabei wurde eine stabile rote Flamme erhalten. Beim Stehenlassen dieses Brennstoffs trat keine Ausfällung ein und der Brennstoff blieb bis zur Beendigung der Verbrennung stabil.
(2) Das obige Verfahren (1) wurde wiederholt, wobei jedoch Lithiumnitrat anstelle des Lithiumchlorids verwendet wurde. Der so erhaltene flüssige Brennstoff wurde in derselben Alkohol-Lampe verbrannt. Dabei wurde eine stabile rote Flamme erhalten.
(3) Das obige Verfahren (1) wurde wiederholt, wobei jedoch Lithiumacetat anstelle des Lithiumchlorids verwendet wurde. Beim Verbrennen des so erhaltenen flüssigen Brennstoffs in einer Alkohol-Lampe wurde eine stabile rote Flamme erhalten.
Beispiel 8
Herstellung eines flüssigen Brennstoffs mit blauer JFlammemission
6 g Kupfer-II-chlorid (OuGl2·2 HgO) und 1 ml Ithylenglykol wurden in einem Gemisch aus 100 ml Äthanol und 2 ml Dichloräthan aufgelöst. Der so erhaltene flüssige Brennstoff wurde in einer Alkohol-Lampe verbrannt. Dabei wurde eine stabile blaue Flamme erhalten. Beim Stehenlassen dieses Brennstoffs trat keine Ausfällung ein und der Brennstoff blieb bis zur Beendigung der Verbrennung stabil.
Falls kein Dichloräthan zugesetzt worden war, konnte keine stabile Flamme erhalten werden. Kurz nach dem Anzünden wurde die blaue Flamme blaugrün und allmählich grün.
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Beispiel 9
Herstellung eines flüssigen Brennstoffs mit orangeroter Flammemission
1 g Calciumchlorid und 1 ml Äthylenglykol wurden in 100 ml Äthanol aufgelöst. Der so erhaltene flüssige Brennstoff wurde in einer Alkohol-Lampe mit Baumwolldocht verbrannt. Dabei wurde eine stabile orangerote Flamme erhalten,
Beispiel 10 Herstellung eines flüssigen Brennstoffs mit grüner Flammemission
1 g gereinigter Borsäuretributylester wurde in 10 ml Alkohol aufgelöst· Der so erhaltene flüssige Brennstoff wurde in einer Alkohol-Lampe mit Baumwolldocht verbrannt. Dabei wurde eine stabile grüne Flamme erhalten.
Beispiel 11 Herstellung eines flüssigen Brennstoffs mit blassroter
Flammemission
(1) 5g Rubidiumchlorid und 0,5 g Lithiumchlorid wurden in 20 ml Äthylenglykol aufgelöst. Dieses Gemisch wurde dann mit 100 ml Äthanol vermischt. Der so erhaltene flüssige Brennstoff wurde in einer Alkohol-Lampe mit Baumwolldocht verbrannt. Dabei wurde eine stabile blassrote Flamme erhalten.
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(2) Das obige Verfahren (1) wurde wiederholt, wobei jedoch Kaliumchlorid anstelle des Rubidiumchlorids verwendet wurde,' Beim Verbrennen des so erhaltenen flüssigen Brennstoffs in einer Alkohol-Lampe wurde eine stabile blassrote Flamme erhalten,
(3) Das obige Verfahren (1) wurde wiederholt, wobei jedoch Kaliumacetat anstelle des Rubidiumchlorids verwendet wurde. Beim Verbrennen des so erhaltenen flüssigen Brennstoffs in einer Alkohol-Lampe wurde eine stabile blassrote Flamme erhalten,
Beispiel 12
Herstellung eines flüssigen Brennstoffs mit einer blaugrauen Flammemission
5 g Kaliumchlorid und 0,3 g Kupfer-II-chlorid wurden in 20 ml Äthylenglykol aufgelöst. Dieses Gemisch wurde mit 100 ml Äthanol vermischt. Der so erhaltene flüssige Brennstoff wurde in einer Alkohol-Lampe mit Baumwolldocht verbrannt. Dabei wurde eine blaugraue Flamme erhalten,
Beispiel 13 Herstellung eines gasförmigen Brennstoffs mit roter
Flamm emi s s i on
5 g Lithiumchlorid und 20 ml Äthylenglykol wurden mit 80 ml Äthanol vermischt. 40 ml des so erhaltenen Gemisches wurden mit 60 ml verflüssigtem Butan vermischt. Dieser gasförmige Brennstoff wurde in ein handelsübliches Gasfeuerzeug eingefüllt, das beim Entzünden mit stabiler roter Flamme brannte,
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Beispiel 14
Herstellung eines gasförmigen Brennstoffs mit blauer Flammemission
5 g Kupfer-II-chlorid und 20 ml Dichloräthan wurden mit 80 ml Äthanol vermischt. 40 ml dieses Gemisches wurden mit 60 ml verflüssigtem Butan vermischt. Der so erhaltene gasförmige Brennstoff wurde in ein handelsübliches Gasfeuerzeug eingefüllt und brannte beim Anzünden des Feuerzeugs mit stabiler blauer Flamme.
Beispiel 15
Herstellung eines gasförmigen Brennstoffs mit grüner Flammemission
20 g gereinigter Borsäuretributylester wurden mit 80 ml verflüssigtem Butan vermischt. Der so erhaltene gasförmige Brennstoff wurde in ein handelsübliches Gasfeuerzeug eingefüllt. Beim Anzünden des Feuerzeugs brannte der Brennstoff mit stabiler grüner Flamme.
Beispiel 16 Herstellung eines gasförmigen Brennstoffs mit
blassroter Flammemission
5 g Rubidiumchlorid und 0,5 g lithiumchlorid wurden mit 80 ml Äthanol und 20 ml Äthylenglykol vermischt. 40 ml dieses Gemisches wurden mit 60 ml verflüssigtem Butan vermischt. Der so erhaltene gasförmige Brennstoff wurde in ein handelsübliches Gasfeuerzeug eingefüllt und brannte beim Anzünden des Feuerzeugs mit stabiler blassroter Flamme.
./.
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Claims (12)

- 12 - 222z!939 Patentansprüche
1. Brennstoff zum Erzeugen von verschiedenen Flammfärbungen, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem Gemisch einer Metallverbindung, deren metallischer Bestandteil eine Flammreaktion zeigt, und einem Brennmaterial besteht.
2. Brennstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallverbindung aus einer Verbindung der Gruppe Lithiumlaurat, Kupfer-II-laurat, Lithiumchlorid, Lithiumnitrat, Lithiumacetat, Kupfer-II-chlorid, Kupfer-II-sulfat, Kupfer-II-nitrat, Calciumchlorid, Rubidiumchlorid, Kaliumchlorid, Kaliumacetat, Borsäuretrimethylester, Borsäuretriäthylester, Borsäuretripropylester oder Borsäuretributylester besteht.
3. Brennstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennmaterial im Pail eines festen Brennstoffs aus höheren Paraffinen, höheren Alkoholen, höheren Fettsäuren oder höheren Estern besteht,
4. Brennstoff nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die höheren Fettsäuren aus Laurinsäure, Stearinsäure oder Palmitinsäure bestehen.
5. Brennstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,' dass das Brennmaterial im Fall eines flüssigen Brennstoffs aus Alkoholen oder Ketonen besteht.
6. Brennstoff nach den Ansprüchen 1 und 5> dadurch gekennzeichnet, dass Äthylenglykol oder Glycerin zu dem Gemisch als Stabilisator zugesetzt wurde.
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7. Brennstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennmaterial im Pail eines gasförmigen Brennstoffs aus einem brennbaren Gas besteht.
80 Brennstoff nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Kupferverbindung mit einem Zusatz von Diehloräthan oder Dibromäthan enthält.
9. Brennstoff nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Gemisch mehrerer Metallverbindungen enthält.
10. Brennstoff nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Gemisch aus Kaliumchlorid und Lithiumchlorid, Rubidiumchlorid und Lithiumchlorid, Kaliumacetat und Lithiumchlorid, oder Kaliumchlorid und Kupfer-II-chlorid enthält.
11. Kerze mit verschiedenen Flammfärbungen bei der Verbrennung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine oder mehrere Metallverbindungen, deren metallischer Bestandteil eine Flammreaktion zeigt, sowie ein festes Brennmaterial enthält.
12. Gasförmiger Brennstoff für Gasfeuerzeuge, welche mit verschiedenen Flammfärbungen brennen, dadurch gekennzeichnet, dass der gasförmige Brennstoff aus einem Gemisch von einer oder mehreren Metallverbindungen besteht, deren metallischer Bestandteil eine Flammreaktion zeigt, sowie verflüssigtem Butan und Alkoholen.
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