DE2710287B2 - Mittel zur Wärmeerzeugung - Google Patents
Mittel zur WärmeerzeugungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Mittel zur Wärmeerzeugung, bestehend aus einem feinkörnigen Gemisch eines
oxidierbaren Stoffes und eines Katalysators.
Es sind bereits eine Reihe von Mitteln zur Wärmeerzeugung bekannt, in denen exotherm reagierende
chemische Stoffe zur Wärmeerzeugung verwendet werden, z. B.
(1) ein Mittel aus Eisenpulver, Aluminium oder dergleichen und einem anorganischen oxidierbaren
Katalysator, wie Eisensulfat, Kupfersulfat oder Eisenchlorid. Das Mittel erzeugt Wärme, wenn man
Wasser zugibt und wen;, es mit Sauerstoff in Kontakt kommt;
(2) ein Mittel, dessen Hauptkor:,,xmente ein anorganisches
Oxid, wie Calciumoxid, ist, das durch Umsetzung mit Wasser oder durch Auflösung in
Wasser eine große Wärmemenge liefert Für die Erzeugung der Wärme muß das Wasser von außen
zugeführt werden;
(3) ein Mittel, das aus Natrium- oder Kaliumhydroxid und einem Kristallwasser enthaltenden Sulfat
besteht. Es erzeugt Wärme, wenn die beiden Komponenten miteinander in Kontakt gebracht
werden.
Unter den obengenannten Mitteln können dje Mittel (1) und (2) genügende Wärmemengen erzeugen, ihre
Verwendung macht jedoch die Zugabe von großen Mengen Wasser von außen erforderlich. Durch diesen
Nachteil werden die Art und der Umfang ihrer praktischen Verwendbarkeit stark eingeschränkt. Das
Mittel (3) hat andererseits den Vorteil, daß es zur Erzeugung von Wärme lediglich erforderlich ist, die
beiden Komponenten miteinander in Kontakt zu bringen, ohne daß Wasser von außen zugegeben werden
muß. Die durch die Auflösung und die Neutralisation erzeugte Wärmemenge ist jedoch gering und sie ergibt
nur eine Temperatur von nicht höher als etwa 60°C. Ein anderer Nachteil des Mittels (3) ist der, daß durch die
Verwendung der stark alkalischen Hydroxid-Komponente Probleme in bezug auf die Sicherheit und die
Lagerfähigkeit auftreten. Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Mittel zur Wärmeerzeugung zu
schaffen, welches die geschilderten Nachteile der bekannten Mittel zur Wärmeerzeugung nicht aufweist.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein Mittel der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der
oxidierbare Stoff ein Alkalimetallsulfid, -polysulfid, -hydrogensulfid, ein Hydrat oder Gemisch dieser Stoffe
ist und ihn in einer Menge von 10 bis 90 Gew.-% des Mittels enthält
Das den Gegenstand der Erfindung bildende Mittel zur Wärmeerzeugung ist frei von den obengenannten
Mängeln und Nachteilen der bekannten Mittel zur Wärmeerzeugung. Die charakteristischen Eigenschaften
des erfindungsgemäßen Mittels zur Wärmeerzeugung sind folgende:
(1) Das erfindungsgemäße Mittel weist bessere wärmeerzeugende Eigenschaften auf als die konventionellen
Mittel, ohne daß Wasser von außen zugeführt wird, man braucht es nur mit dem
'5 Sauerstoff der Luft in Kontakt zu bringen. Die
erzielbare höchste Temperatur und die Dauer der Wärmeerzeugung des Mittels können leicht reguliert
werden durch Variieren des Grades des Kontakts desselben mit der Luft (dem Sauerstoff),
des Gewichtsverhältnisses seiner Komponenten;
(2) das Erhitzen kann leicht gestoppt oder wieder aufgenommen werden, indem man den Kontakt mit
der Luft unterbindet bzw. es mit Luft erneut in Kontakt bringt Für eine lang anhaltende Wär-
meerzeugung braucht dem erfindungsgemäßen Mittel anders als bei den konventionellen Mitteln
nicht wiederholt Wasser zugegeben zu werden und es hat auch nicht den Nachteil, daß dann, wenn das
Erhitzen einmal gestartet worden ist es auf
-° Wunsch nicht wieder abgestoppt werden kann;
(3) da kein Wasser verwendet wird, entwickelt das erfindungsgemäße Mittel während seiner exothermen
Reaktion keinen Wasserdampf, der Menschen verbrühen könnte. Die Reaktion ergibt auch kein
toxisches Gas. Das erfindungsgemäße Mittel ist deshalb sehr sicher;
(4) das erfindungsgemäße Mittel kann in kompakter Form, beispielsweise in Form einer Platte oder
Folie, geliefert werden, da seine Reaktion nicht die Zugabe von Wasser erfordert und eine geringe
Menge des Mittels für die Erzeugung einer großen Wärmemenge ausreicht Wegen dieser Vorteile hat
das erfi. dungsgemäße Mittel einen breiteren Anwendungsbereich als die konventionellen Mittel.
In Ausgestaltung der Erfindung kann das Mittel zur Wärmeerzeugung zusätzlich einen Füllstoff enthalten.
Das erfindungsgemäße Mittel zur Wärmeerzeugung wird nachfolgend näher erläutert:
Zu den Alkalimetallsulfiden, -polysulfiden, -hydrogensulfiden oder deren Hydraten (nachfolgend als Komponente
A bezeichnet), die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Mittels verwendet werden, gehören bevorzugt
Alkalimetallsulfide, -polysulfide, -hydrogensulfide und deren Hydrate in Pulverform, wobei es sich bei dem
Alkalimetall um Li, Na, K, Rb, Cs handelt. Diese Alkalimetallverbindungen können einzeln oder gemeinsam
als Komponente A verwendet werden. Unter den bei der Herstellung der Verbindungen verwendeten
bo Alkalimetallen sind Na und K bevorzugt wobei Na
besonders bevorzugt ist. Diese Alkalimetallverbindungen sind an der Luft thermisch stabil und erzeugen selbst
keine Wärme. Sie liefern jedoch Wärme, wenn sie mit einem kohlenstoffhaltigen Material (nachfolgend als
Komponente B bezeichnet), z. B. Ruß, gemischt und der Luft ausgesetzt werden.
Bei der Komponente B handelt es sich um mindestens eine Verbindung, die ausgewählt wird aus der Gruppe
(1) der kohlenstoffhaltigen Materialien, (2) Eisencarbid,
(3) aktiviertem Ton, (4) Eisen-, Nickel- und Kobaltsulfaten und deren Hydraten, (5) der Derivate von
sulfonierten) Anthrachinon. Bezüglich des Wärmeerzeugungsvermögens
sind kohlenstoffhaltige Materialien und Eisencarbid in Kombination miteinander am
empfehlenswertesten.
Bei den kohlenstoffhaltigen Materialien handelt es sich z. B. um Ruß, Aktivkohle, Holzkohle, Koks, Pech,
Asphalt, Ofenruß. Besonders vorteilhaft sind Materialien mit einer hohen Oberflächenaktivität, wie Ruß,
Aktivkohle und Holzkohle. Eine solche Substanz, die an
einem Träger haften kann, kann auch als Komponente B
verwendet werden.
Eisencarbid kann nach dem Verfahren hergestellt werden, wie es z.B. in den JP-OSen Nr. 22 000/75,
45 700/76 und 116 397/75 beschrieben ist Es wird erhalten durch thermische Zersetzung von Preußischblau
in einer inerten oder nicht-oxidierenden Atmosphäre.
Zu den hier verwendeten Komponenten B gehören z. B. ein aktivierter Ton, Eisen-, Nickel- und Kobaltsulfate
und deren Hydrate sowie das Kaliumsah oder andere Derivate von Anthrachinonsulfonat Jede dieser Verbindungen
kann einzeln oder in Kombination mit einer oder mehreren der vorher genannten anderen Komponenten
B verwendet werden.
Die Komponenten A und B in Pulverform können verschiedene Durchmesser haben. Im allgemeinen wird
ein um so besserer wärmeerzeugender Effekt erzielt, je
kleiner der Durchmesser ist Es können Teilchengröflen von 2 mm oder weniger angewendet werden, es können
aber auch größere Teilchen verwendet werden. In dtn
Komponenten A und B kann eine sehr geringe Menge Wasser vorhanden sein.
Der Mechanismus, nach dem das erfindungsgemäße Mittel Wärme erzeugt, ist noch nicht völlig geklärt Es
wird jedoch angenommen, daß die Wärme durch Oxidation der Komponente A mit dem Sauerstoff der
Luft erzeugt wird und daß die Reaktion durch die Kompom .ne B katalysiert wird. Diese Ann'Jime wird
gestützt durch die Tatsache, daß die Komponente A nur dann Wärme erzeugt, wenn sie mit der Komponente B
gemischt vorliegt, und daß in der Analyse der Reaktionsprodukte eine große Menge Sulfat nachzuweisen
ist Die Wärmeausbeute des erfindungsgem&Ben Mittels, ausgedruckt als Heizwert (J/g), variiert in
Abhängigkeit von den verwendeten Komponenten A und B und die gewünschte Wärmeausbeute, d. h. der
gewünschte Heizwert, ist erhältlich durch Regulierung des Mischungsverhätaisses zwischen den Komponenten
A und B. In jedem Falle wird jedoch die Komponente A innerhalb des Bereiches von 10 bis 90
Gew.-% gehalten. Wenn ihr Mengenanteil weniger als 10% beträgt ist die Wärmeausbeute unzureichend, und
wenn der Mengenanteil mehr als 90% beträgt, sinkt die Wärmeerzeugung als Folge des unzureichenden Kontakts
mit der Komponente B.
Die Füllstoffe (nachfolgend als Komponente C bezeichnet) wirken als Wärmepuffer und verhindern
eine plötzliche Temperaturänderung als Folge der Wärmeerzeugung und einer Wärmestrahlung; außerdem
können die Füllstoffe vorzugsweise porös, für die Luft durchlässig sein und ein geringes spezifisches
Gewicht haben. Dazu gehören bevorzugt z. B. Naturfasern in Form von Stapelfasern, wie Sägemehl,
Baumwollinter und Cellulose; Kunstfasern in Form von Stapelfasern, z.B. P' !yester-Stapelfasern; Abfälle von
geschäumten Kunstharzen, wie geschäumtes Polystyrol
und Polyurethan; und andere Materialien, wie Siliciumdioxidpulver,
poröses Kieselsäuregel= Glauber-Salz (Natriumsulfat), Bariumsulfat, Eisenoxide und Aluminiumoxid.
Das erfindungsgemäße Mittel zur Wärmeerzeugung enthalt den Füllstoff (Komponente C) bevorzugt
in einer Menge bis zum neunfachen Gewicht des aus oxidierbarem Stoff und Katalysator bestehenden
Mittels, insbesondere bevorzugt liegt das Gewichtsverhältnis zwischen dem Füllstoff und dem aus oxidierbarem
Stoff und Katalysator bestehenden Mittel innerhalb eines Bereiches von 20:80 bis 70 :30.
Da das erfindungsgemäße Mittel zur Wärmeerzeugung nicht nur die Komponente A, sondern auch die
Komponente B, von der angenommen wird, daß sie die wärmeerzeugende Reaktion der Komponente A katalysiert,
enthält, ist die Regulierung der Wärmeerzeugung leicht im Vergleich zu anderen Typen von Mitteln zur
Wärmeerzeugung, in denen nur die Komponente A enthalten ist auch wenn kein Füllstoff verwendet wird.
Die Folge davon ist, daß die Regulierung der Wärmeerzeugung durch Verweisung einer geringen
Menge des erfindungsgemäßen Mittel* möglich ist Das erfindungsgemäße Mittel zur Wärmeerzeugung erzeugt
an der Luft eine Wärme von etwa 419 bis etwa 4605 J/g, wobei die höchste erreichbare Temperatur oberhalb
200'· C liegt Zum Vergleich liefert ein konventionelles Eisenpulver-Eisensulfat-Wasser-Gemisch eine Wärme
von etwa 84 J/g bei einer höchsten erreichbaren
μ Temperatur unterhalb 1000C Unter den Sauerstoffquellen
ist Luft die bequemste und billigste. Aber auch andere Materialien erfüllen den Zweck, z. B. reiner
Sauerstoff und Substanzen, die durch chemische Reaktionen Sauerstoff freisetzen.
Das erfindungsgemäße Mittel zur Wärmeerzeugung kann verschiedene Formen von marktgerechten Endprodukten
haben. Im allgemeinen kann es vakuumverpackt oder mit einem Inertgas, wie Stickstoff oder
Argon, in einem Beutel oder Behälter aus einem für Luft undurchlässigen Material, wie einer Aluminiumfolie,
einem Metallbehälter oder einem Kunststoffilm, so abgepackt werden, daß zum Zeitpunkt der Verwendung
die Packung geöffnet werden kann, um das Mittel mit Luft in Kontakt zu bringen. Die Komponenten A und B
können aber auch getrennt in einem luftdurchlässigen
gemischt werden.
den Reaktion kann reguliert werden durch Variieren der Kontaktfläche mit dem Sauerstoff und auf andere
Weise, d. h. durch Variieren des Gewichtsverhältnisses zwischen den Komponenten A und B, der Durchmesser
ihrer Teilchen, der Sauerstoffströmungsgeschwindigke.t,
oder der Art oder Menge des Füllstoffs. Die Menge der zugeführten Luft (Sauerstoff) kann nach einem der
nachfolgend beschriebenen Verfahren oder unter Anwendung einer Kombination derselben reguliert
werden:
bo (1) Das Mitte1 zur Wärmeerzeugung wird in einen Behälter aus einem für Luft undurchlässigen
Material eingeführt Der Behälter weist auf der Außenwand ein oder mehrere bifteinlaulöcher auf.
Die Geschwindigkeit der Luftzufuhr wird durch
(2) das Mittel zur Wärmeerzeugung wird in einen Behälter aus einem luftdurchlässigen Material
eingeführt und die Geschwindigkeit der Luftzufuhr wird durch Variieren der Luftdurchlässigkeit des
Behälters reguliert;
(3) das Mittel zur Wärmeerzeugung wird in den inneren Behälter aus einem luftdurchlässigen
Material eingeführt Der innere Behälter ist innerhalb eines äußeren Behälters aus einem für
Luft undurchlässigen Material angeordnet. Der äußere Behälter weist eine Lufteinlaßöffnung auf
und die Geschwindigkeit der Luftzufuhr wird durch Variieren der Größe der öffnung reguliert.
Bei einem Beispiel des Verfahrens (1), bei dem ein Behälter aus einem für Luft undurchlässigen Material, z. B. einem Kunststoffilm oder einer Metallfolie, verwendet wird, werden 10 bis 20 g des Mittels zur Wärmeerzeugung in einen 8 χ 12 cm großen Beutel eingefüllt, der 20 bis 40 Löcher mit einem Durchmesser von jeweils 2,5 mm aufweist Durch Variieren der Anzahl der Löcher ist es möglich, die Temperatur und die Dauer des Erhitzens bei den gewünschten Temperaturen zwischen 50 und 650C bzw. zwischen 1 und 2,5 Stunden zu regulieren. Eine ähnliche Regulierung der Temperatur und der Erhitzungsdauer kann auch erzielt werden durch Verwendung von Papier, Stoff oder ihren mit Harz behandelten Produkten als Material für den Behälter, je nach dem Grad ihrer Luftdurchlässigkeit
Bei einem Beispiel des Verfahrens (1), bei dem ein Behälter aus einem für Luft undurchlässigen Material, z. B. einem Kunststoffilm oder einer Metallfolie, verwendet wird, werden 10 bis 20 g des Mittels zur Wärmeerzeugung in einen 8 χ 12 cm großen Beutel eingefüllt, der 20 bis 40 Löcher mit einem Durchmesser von jeweils 2,5 mm aufweist Durch Variieren der Anzahl der Löcher ist es möglich, die Temperatur und die Dauer des Erhitzens bei den gewünschten Temperaturen zwischen 50 und 650C bzw. zwischen 1 und 2,5 Stunden zu regulieren. Eine ähnliche Regulierung der Temperatur und der Erhitzungsdauer kann auch erzielt werden durch Verwendung von Papier, Stoff oder ihren mit Harz behandelten Produkten als Material für den Behälter, je nach dem Grad ihrer Luftdurchlässigkeit
Im Falle des Verfahrens (3), bei dem ein innerer und ein äußerer Behälter verwendet werden, kann die
Lufteinlaßöffnung des äußeren Behälters eine Einrichtung zum öffnen oder Schließen des Loches oder zur
Änderung der Größe der öffnung aufweisen entsprechend der Erhitzungstemperatur, um so die Temperatur
zu ändern oder das Erhitzen mittendrin zu unterbrechen.
Das erfindungsgemäße Mittel zur Wärmeerzeugung kann in Form einer Platte bzw. Folie in ruhendem
Zustand oder in beweglichem Zustand, wie in dem Falle, in dem sie an einem menschlichen Körper befestigt ist,
verwendet werden. Obgleich die Lufteinlaßöffnung die gleiche Größe hat besteht ein Unterschied in bezug auf
die Geschwindigkeit der Luftzufuhr zwischen den beiden Fällen, was zu einem Unterschied in bezug auf
die durch die wärmeerzeugende Reaktion erreichbare Temperatur führt Das erfindungsgemäße Mittel zur
Wärmeerzeugung ermöglicht dem Benutzer die Erzielung der gewünschten Temperatur oder die Änderung
der Temperatur, falls dies erwünscht ist, durch Regulierung der Luftzufuhr entsprechend dem Zweck
und der Art ihrer Verwendung.
Das Material für den Behälter, der das Mittel zur Wärmeerzeugung aufnimmt kann aus den verschiedensten
Stoffen ausgewählt werden, z. B. aus Naturfasern,
Kunstfasern, Papier, Kunststoffilmen und Metallfolien.
Es können auch Verbundstoffe verwendet werden, die aus mehreren dieser Stoffe bestehen. Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das Material teilweise oder vollständig aus einer Substanz mit einer hohen
Wärmeleitfähigkeit besteht Die das erfindungsgemäße Mittel zur Wärmeerzeugung enthaltende Platte oder
Folie ist in der Lage, obgleich ihre Dicke auch nur 2 bis 5 mm betragen kann, andere Gegenstände in ausreichendem
MaBe zu erhitzen, da das Mittel eine große Wärmemenge erzeugt Durch Verwendung einer
hochwärmeleitfähigen Substanz als Folienmaterial können Sckaie Schwankungen des Erhitzens eliminiert
werden, wobei das Mittel zur Wärmeerzeugung auch in Abschnitte mit dazwischen befindlichen Zwischenräumen
unterteilt werden kann. Das erfindungsgemäße Mittel zur Wärmeerzeugung erzeugt Wärme durch den
bloßen Kontakt derselben mit Luft, ohne daß es erforderlich ist, Wasser zuzugeben. Für die Wärmeerzeugung
ist es deshalb erforderlich, daß sein Behälter, in dem es sich befindet Luft einläßt für die Zufuhr von
Sauerstoff. Da das Mittel keine Wasserzugabe benötigt, kann es in eine dünne Folie, die aus kleinen Abteilen
besteht eingefüllt werden. Um den Behälter luftdurchlässig zu machen, wird als Material ein Film oder eine
Folie mit winzigen Löchern, Stoff, ein Netz und dergleichen, verwendet. Das Material kann unter
Berücksichtigung des Grades seiner Luftdurchlässigkeit ausgewählt werden, um die gewünschte Temperatur und
ι > Wärmeerzeugungsdauer zu erzielen.
Die Abteile für die Aufnahme des erfindungsgemäßen Mittels zur Wärmeerzeugung haben jeweils eine Größe
von 1 bis 5 cm2. Die Abteile können durch luftdurchlässige Wände voneinander getrennt sein oder
>n sie können vollständig unabhängig voneinander sein. Im
Falle von voneinander unabhängigen Abteilen können ziemlich große Zwischenräume zwischen den Abteilen
oder zwischen Gruppen von Abteilen vorhanden sein, so daß die Zwischenräume zum Zerschneiden der Folie
2r> oder zum Verbinden von getrennten Folien zu den
gewünschten Formen einschließlich nicht-ebenen und festen Formen verwendet werden können. Auf diese
Weise können die Folien in Bauchwärmern, Schulterwarmem
und in anderen Formkörpern, die große
jo Kontaktflächen erwärmen, verwendet werden. Um das
eingeschlossene Mittel zur Wärmeerzeugung an seiner Stelle zu halten, ohne daß eine unerwünschte Verschiebung
auftritt, um eine gleichmäßige Wärmeerzeugung zu gewährleisten und um eine weiche Struktur zu
erzeugen, kann der Behälter oder der Träger für das Mittel aus einem mit Haaren besetzten Gewebe, einem
Florgewebe, einer netzförmigen Folie, einem rohrförmigen Material bestehen oder er kann durch Siebdruck
bedruckt sein unter Bildung von begrenzten Abteilen durch unterbrochene Linien, die beim Drucken erzeugt
werden.
Für die Herstellung des ganzen Behälters oder Trägers oder eines Teils davon werden Materialien mit
guter Wärmeleitfähigkeit verwendet Zu diesen Materialien gehören z. B. Metallfolien, Filme oder Folien, die
mit einem Metall laminiert oder mit einem Metall in der Gasphase beschichtet worden sind, Metalldrahtfolien
oder -netze und Gewebe oder Folien mit eingearbeiteten Metallkörnchen oder Metallpulver oder anderen
Substanzen. Das erfindungsgemäße Mittel selbst kann auch zu einer Folie oder zu Pellets gepreßt werfen, so
daß es nicht verschüttet wird, wenn ein Teil seiner Abdeckung geöffnet wird, um es mit dem Sauerstoff der
Luft in Kontakt zu bringen.
In der Zeichnung sind einige Beispiele für die Anwendung des erfindungsgemäßen Mittels dargestellt
Jede Figur stellt eine schematische Querschnittsansichl dar mit einem Behälter oder Körper, in dem sich da;
erfindungsgeniäße Mittel zur Wärmeerzeugung befin
det Im einzelnen zeigt
F i g. 1 ein Mittel zur Wärmeerzeugung, das zwischen
der inneren und äußeren Wand des Behälters eingefüllt
ist, wobei das Mittel zur Wärmeerzeugung mit der Ziffei
1 bezeichnet ist;
F i g. 2 eine Abänderung des Behälters, in dem siel'
das Mittel zur Wärmeerzeugung 1 zwischen der doppelten Bodenwänden befindet;
F i g. 3 eine weitere Abänderung des in F i g. 1
F i g. 3 eine weitere Abänderung des in F i g. 1
dargestellten Behälters, bei der ein wärmeleitender, für Tabelle I
einschließt, an einem Deckel 2 befestigt ist; Aktivkohle
einem stabförmigen Behälter 4a eingeschlossen ist, >
wobei dieser in einen Behälter 5a teilweise eintaucht, um
seinen Inhalt 6 zu erhitzen; 1 Teil
F i β. 5 einen Körper Ab mit eingeschlossenem Mittel 2 Teile
zur Wärmeerzeugung 1, in dem ein Behälter 5b 4 Teile angeordnet ist, um Sake (japanischer Reiswein), Kaffee, u>
6 Teile Milch oder dergleichen zu erhitzen;
F i g. 6 eine Abänderung des Körpers 4b mit eingeschlossenem Mittel zur Wärmeerzeugung 1, bei
der ein Behälter 5b von dem Körper 4c in Form einer flexiblen Folie umgeben ist; ι
>
F i g. 7 und 8 Körper 4t/ und 4e mit eingeschlossenen
Mitteln zur Wärmeerzeugung 1, die in engem Kontakt mit den Behältern 5cund5dstehen, jeweils an die Form
der Behälter angepaßt sind und von den Behältern entfernbar sind. -'<>
Damit das eingeschlossene Mittel zur Wärmeerzeugung Wärme erzeugen kann, braucht das Mittel nur mit
Sauerstoffgas, in der Regel Luft, wie oben erwähnt, in Kontakt zu kommen. Dies wird dadurch erzielt, daß man
den für Sauerstoffgas undurchlässigen Behälter auf r> geeignete Weise, beispielsweise mit einer Nadel oder
Schraube perforiert, oder von dem Behälter, der mindestens eine vorher angebrachte öffnung aufweist,
mindestens einen für Sauerstoffgas undurchlässigen Deckfilm abzieht, oder einen anderen öffnungsmecha- in
nismus, z. B. einen Ziehstreifen, verwendet. Die eingeschlossenen Mittel zur Wärmeerzeugung können von
bekannten wärmeisolierenden Materialien umgeben sein und sie können auch in engem Kontakt mit den zu
erhitzenden Körpern stehen, was durch Verwendung π eines Klebstoffes erreicht wird.
Das Mittel zur Wärmeerzeugung kann in dieser Weise beispielsweise zum Erhitzen von kochfertigen
Lebensmitteln, wie Lebensmitteln in Kochbeuteln, in Dosen und Flaschen, und Nudeln, zum Erhitzen von -in
Kaffee, Sake, Milch, Krankendiät, Feldrationen, zum Auftauen vcn gefrorenen Lebensmitteln, zum Erwärmen
von Fensterglas zur Verhinderung des Einfrierens und Gefrierens der Feuchtigkeit an denselben in
Kühlzonen, für Taschenwärmer und zum Trocknen 4> nasser Kleidung, zum Verdampfen flüchtiger Insektizide,
Fungizide, Parfüms, zum Erhitzen von Kunststoffen zum Schweißen, als Wärmequelle für Schmelzkleber,
zum Erwärmen von batteriegetriebenen Fernmeldeeinrichtungen, zur Entwicklung von Gasen, zum Anwärmen
von Schuhen, Handschuhen, als Ersatz für transportierbaren Treibstoff und zum Erwärmen von
Matten verwendet werden.
In den folgenden Beispielen beziehen sich alle angegebenen Teile, wenn nichts anderes vermerkt ist,
auf das Gewicht
Natriumsulfidpentahydrat mit einer Teilchengröße
von etwa 100 (im und gepulverte Ak ivkohle mit einer
Teilchengröße von nicht mehr als . um, wobei die
Gesamtmenge dieser beiden Kompone. t*n 1 g betrug,
wurden in den in der nachfoIgeiK.;n Tabelle I
angegebenen Gewichtsverhiltnissen umer Stickstoff in
einer 50-ml-GlasampulIe eingeschlossen, gründlich
miteinander gemischt und dann durch öffnen der Ampulle der Luft ausgesetzt, wobei der in der folgenden
Tabelle I angegebene Heizwert erhalten wurde.
Natriumsulfidpentahydrat
9 Teile
8 Teile
6 Teile
4 Teile
8 Teile
6 Teile
4 Teile
Heizwert
(J/g)
(J/g)
460
1235
963
419
Die Messung des Heizwertes wurde in der Weise durchgeführt, daß man das in den Glasampullen
eingeschlossene Mittel in den Probeaufnahmeraum eines Kalorimeters einführte, der in einen thermostatisch
geregelten Behälter eingetaucht wurde, die Glasampulle aufbrach und dann den Anstieg der
Temperatur des Wassers in dem Kalorimeter maß bei gleichzeitigem Durchleiten von trockener Luft mit
vorher festgelegter Strömungsgeschwindigkeit und vorher festgelegter Temperatur des Kontakts mit der
Masse, wobei aus diesem Temperaturanstieg der Heizwert des Mitteis zur Wärmeerzeugung errechnet
wurde.
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, wobei diesmal Ruß für Anstriche mit einer Teilchengröße
von 16 nm und Natriumpolysulfid, das ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,84 mm passierte,
anstelle der Aktivkohle und des Natriumsulfids verwendet wurden, wie in der folgenden Tabelle II angegeben,
wobei folgende Heizwerte ermittelt wurden:
Natriumpolysulfid | Heizwert |
(J/g) | |
9 Teile | 1047 |
6 Teile | 5024 |
4 Teile | 837 |
2 Teile | 2093 |
Ruß
1 Teil 4 Teile 6 Teile 8 Teile
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, wobei diesmal die Aktivkohle und das Natriumsulfid
durch gepulverten Graphit mit einer Teilchengröße, die ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,30 mm
passierte, und Kaliumsulfidpentahydrat, das ein Sieb mit
einer lichten Maschenweite von 0,84 mm passierte, wie
in der folgenden Tabelle III angegeben, ersetzt wurden, wobei folgende Heizwerte ermittelt wurden:
Tabelle III | Kaliumsulfid- pentahydrat |
Heizwert (J/g) |
Graphit | 9 Teile 6 Teile 4 Teile 2 Teile |
419 879 5609 1047 |
ITeil 4 Teile 6 Teile 8 Teile |
||
ίο
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, wobei diesmal die Aktivkohle durch gepulvertes
Eisencarbid mit einer Teilchengröße von etwa 10 μπι, ersetzt wurde, wobei die in der folgenden Tabelle IV
angegebenen Heizwerte ermittelt wurden.
Eisencarbid Natriumsulfid-
pentahydrat
9 Teile 1 Teil
8 Teile 2 Teile
6 Teile 4 Teile
4 Teile 6 Teile
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, wobei diesmal gepulvertes Eisencarbid, das ein Sieb mit
einer lichten Maschenweite von etwa 10 um passierte, und wasserfreies Natriumsulfid, das ein Sieb mit einer
lichten Maschenweite von 0,30 mm passierte, verwendet wurden, wobei die in der folgenden Tabelle V in
angegebenen Heizwerte ermittelt wurden.
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, wobei diesmal gepulvertes Eisencarbid mit einer
Teilchengröße von etwa 10 μπι und Natriumpolysulfid, das ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von
0,84 mm passierte, verwendet wir '~n. Der ermittelte
Heizwert für jedes Mittel ist in ι olgenden Tabelle VlI angegeben.
Heizwert | Tabelle VII | Natriumpolysulfid | Heizwert |
(J/g) | Eisencarbid | I Teil 2 Teile |
(J/g) 1047 2093 |
460 963 1235 419 |
I) 9 Teile 8 Teile |
f leiie 6 Teile |
J837 |
2o ο ι ene 4 Teile |
|||
Es wurden ein erfindungsgemäßes Mittel zur Wärmeerzeugung mit der nachfolgend angegebenen
Zusammensetzung und ein konventionelles Mittel zur Wärmeerzeugung mit der ebenfalls nachfolgend angegebenen
Zusammensetzung hergestellt. Zum Vergleich wurden das erfindungsgemäße und konventionelle
Mittel zur Wärmeerzeugung im Hinblick auf seinen Heizwert getestet, wobei die in der folgenden Tabelle
Tabelle V | Natriumsulfid | Heizwert | angegebenen Ergebm | isse erha | ilten wurden. |
Eisencarbid | (J/g) | ||||
Tabelle | |||||
1 Teil | 775 | Konventionelles Mittel | zur | Erfindungsgemäßes Mittel | |
9 Teile | 2 Teile | 2072 | 40 Wärmeerzeugung | zur Wärmeerzeugung | |
8 Teile | 4 Teile | 2198 | |||
6 Teile | ö Teile | 1172 | |||
4 Teile | Gepulvertes Eisen | Jg | Eisencarbeid 3 g | ||
Eisen(III)sulfat | ig | Natriumsulfid- 2 g | |||
Beispiel 6 | pentahydrat | ||||
Wasser | ig | ||||
Heizwert | 84 J/g | Heizwert 963 J/g | |||
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, wobei diesmal ein gepulvertes Eisencarbid mit einer
Teilchengröße von etwa 10 μπι und Kaliumsulfidpentahydrat
mit einer solchen Teilchengröße, daß es ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,84 mm passierte,
verwendet wurden; der für jedes Mittel zur Wärmeerzeugung erhaltene Heizwert ist in der folgenden Tabelle
VI angegeben.
Kaliumsulfidpentahydrat
9 Teile | ITeil | 419 |
8 Teile | 2 Teile | 879 |
6 Teile | 3 Teile | 1340 |
4 Teile | 4 Teile | 1047 |
Aus der vorstehenden Tabelle ist zu ersehen, daß das erfindungsgemäße Mittel zur Wärmeerzeugung einen
deutlich höheren Heizwert und bessere Eigenschaften aufwies als das konventionelle Mittel zur Wärmeerzeugung.
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, wobei diesmal Natriumsulfidpentahydrat mit einer
Eisencarbid mit einer Teilchengröße von etwa 10 μητ,
' B' verwendet wurden; die dabei erhaltenen Mittel zur
Wärmeerzeugung wurden dann im Hinblick auf ihren Heizwert getestet
Die Zusammensetzung und der Heizwert jedes Mittels zur Wärmeerzeugung sind in der folgenden
Tabelle VIII angegeben.
U | 27 10 287 | 5 Teile | 12 | |
Tabelle VIII | 4 Teile | |||
Aktivkohle | Eisencarbid Natriumsulfidpenia- hydrat |
6 Teile | Heizwert (J/g) |
|
2 Teile | 3 Teile | 5 Teile | 921 | |
2 Teile | 4 Teile | 4 Teile | 858 | |
3 Teile | 1 Teil | 5 Teile | 1005 | |
3 Teile | 2 Teile | 4 Teile | 1047 | |
3 Teile | 3 Teile | 4 Teile | 900 | |
4 Teile | 1 Teil | Beispiel 9 | 1130 | |
4 Teile | 2 Teile | einer TOilMienorrftHp unn 1 fi nm m Vprhältnisspn auf dif- | 963 | |
j Teile | 1 Teil | 963 | ||
RuS für Anstrichs mit | in Beisniel 1 aneeeebene |
Eisencarbiü mit einer Teilchengröße von etwa 10 μηη und Nati .ümpolysulfid, das ein Sieb mit einer lichten
Maschenweite von 0,84 mm passiert hatte, wurden in den in der folgenden Tabelle IX angegebenen
miteinander gemischt, wobei Mittel zur Wärmeerzeugung erhalten wurden, deren Heizwert bestimmt wurde.
Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IX angegeben.
Tabelle IX | Eisencarbid | Natriumpolysulfid | Heizwert |
Ruß | (J/g) | ||
3 Teile | 5 Teile | 3747 | |
2 Teile | 1 Teil | 6 Teile | 4019 |
3 Teile | 2 Teile | 5 Teile | 4187 |
3 Teile | 1 Teil | 5 Teile | 4522 |
4 Teile | 2 Teile | 4 Teile | 3894 |
4 Teile | 1 Teil | 4 Teile | 3789 |
5 Teile | |||
Beispiel 10
Gepulverter Graphit, der ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 030 mm passiert hatte, Eisencarbid
mit einer Teilchengröße von etwa 10 μπι und Kaliumsulfidpentahydrat,
das ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,84 mm passiert hatte, wurden miteinander
gemischt, wobei Mittel zur Wärmeerzeugung erhalten wurden, deren Heizwert bestimmt wurde; die dabei
erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle X angegeben.
Graphit
2 Teile
3 Teile
3 Teile
4 Teile
4 Teile
5 Teile
Eisencarbid | Kaliumsulfidpen tahydrat | Heizwert |
U/g) | ||
3 Teile | 5 Teile | 670 |
1 Teil | 6 Teile | 775 |
2 Teile | 5 Teile | 795 |
1 Teil | 5 Teile | 879 |
2 Teile | 4 Teile | 733 |
!Teil | 4 Teile | 754 |
Ruß mit einer Teilchengröße von 16 nm und Natriumhydrogensulfiddihydrat, das ein Sieb mit einer
lichten Maschenweite von 034 mm passiert hatte,
wurden miteinander gemischt zur Herstellung von Mitteln zur Wärmeerzeugung, deren Heizwert dann auf
die in Beispiel 1 angegebene Weise bestimmt wurde. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden
Tabelle XI angegeben.
9TeUe
7,5 TeUe
6TeUe
5 Teile
4TeUe
7,5 TeUe
6TeUe
5 Teile
4TeUe
Natriumhydrogen- | Heizwert |
sulfiddihydrat | (J/g) |
ITeil | 314 |
2,5 Teile | 1976 |
4 Teile | 2700 |
5 Teile | 2181 |
6 Teile | 766 |
Beispiel 12 |
10
5 Teile Natriumsulfidpentahydrat mit einer TeilchengröBe
von etwa 100 um, 1 Teil Ruß mit einer Teilchengröße von 16 um, 1 Teil Eisencarbid mit einer
Teilchengröße von etwa 10 um, 2 Teile gepulverte
mikrokristalline Cellulose mit einer Teilchengröße von etwa 40 (im und 1 Teil wasserfreies Natriumcarbonat
das ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von Q-3Q mm passiert hatte, wurden miteinander gemischt
zur Herstellung eines M'itels zur Wärmeerzeugung,
dessen Heizwert dann auf die in Beispiel 1 beschriebene
Weise bestimmt wurde. Der dabei ermittelte Heizwert betrug 1214 J/g.
Durch Mischen von Natriumsulfidpentahydrat mit
einer Teilchengröße von etwa 100 um. Ruß mit einer Teilchengröße von etwa 16 nm, Eisencarbid mit einer
Teilchengröße von etwa 10 μΐη und Kieselgur (hauptsächlich bestehend aus Diatomeenerde) mit einer
TeilchengröBe von etwa 100 pm als Temperaturpuffer
in den in der folgenden Tabelle XII angegebenen verschiedenen Mengenverhältnissen wurden Mittel zur
Wärmeerzeugung hergestellt
Jedes der so hergestellten Mittel zur Wärmeerzeugung wurde in einen Beutel aus Stoff mit einer Breite
von 80 mm und einer Länge von 120 mm eingefüllt und die gesamte Masse wurde in einen Behälter aus einem
Polyesterfüm eingeführt, der dann so perforiert wurde,
daß Belüftungslöcher mit einem Durchmesser von 2J5 mm wie in der folgenden Tabelle XII angegeben
entstanden, um dadurch das Mittel zur Wärmeerzeugung in bezug auf seine maximal erreichbare Temperatur
(in 0C) und die Dauer der Wärmeerzeugung (in Minuten) bei Temperaturen oberhalb 40° C zu testen.
Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle XII angegeben.
Tabelle | XII | Ruß | Mittels | Kiesel gur |
Menge des Mittels |
Anzahl 18 |
der Belüftungslöcher 24 |
52 | Minuten | 39 | Minuten |
Beispiel Nr. |
13 | Fe3C | 32 | (g) | Tempe ratur |
Minuten Tempe ratur |
53 | 80 | Tempe ratur |
50 | |
Zusammensetzung des (Gewichtsverhältnis) |
13 | 5 | 32 | 10 | 48 | 90 | 57 | 95 | 61 | 60 | |
13 | Na2S 5H2O | 12 | 5 | 23 | 15 | 50 | 120 | 58 | 105 | 55 | 90 |
14 | 50 | 12 | 6 | 23 | 15 | 53 | 110 | 48 | 130 | 64 | 120 |
15 | 50 | 13 | 6 | 13 | 20 | 50 | 140 | 130 | 65 | 70 | |
16 | 59 | 7 | 18 | 46 | 150 | 55 | |||||
17 | 59 | ||||||||||
67 |
Beispiel 18 4_
58 Teile Natriumsulfidpentahydrat mit einer TeilchengröBe
von etwa 100 μπΊ, 12 Teile Ruß mit einer
TeilchengröBe von 16 μηι, 6 Teile Eisencarbid mit einer
TeilchengröBe von 10 μιη und 23 Teile Kieselgur mit einer TeilchengröBe von etwa 100 μπι wurden
miteinander gemischt zur Herstellung eines Mittels zur Wärmeerzeugung.
2 bis 4 g des so hergestellten Mittels zur Wärmeerzeugung wurden in jedes Abteil von zwei
Behältern, die aus vielen derartigen Abteilen bestanden, das 4x4 cm2 groß war und mit 3 bis 6 Belüftungslöchern
mit einem Durchmesser von 2,5 mm versehen war, eingeführt Einer der Behälter stellte ein Kontrollmaterial
dar, hergestellt aus einem Polyesterfüm, und der andere bestand aus einem Laminat eines Polyesterfilms m>
mit einer 15 μιη dicken Aluminiumfolie. Das Polyester·
fllmgehiuse war in bezug auf Größe und Anzahl der
Das von dem Polyesterfilm umgebene Mittel zur Wärmeerzeugung erzeugte bei einer durchschnittlichen
Temperatur von 52 bis 55eC mit einer Differenz von ±4 bis 50C zwischen den lokalen Temperaturen Wärme,
während das von dem Aluminiumlaminat umgebene Mittel bei einer durchschnittlichen Temperatur von 50
bis 52° C mit einer Differenz von ± 1 bis 2° C zwischen den lokalen Temperaturen Wärme erzeugte, was
anzeigt daß das zuletzt genannte Mittel eine wärmeerzeugende Folie darstellte, die bei einer gleichmäßigen
Temperatur Warme erzeugte aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Aluminiums. Die Dicke der
wärmeerzeugenden Folie variiert in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und Menge des in dem Abteil
eingeschlossenen Mittels zur Wärmeerzeugung und sie kann in der Regel innerhalb des Bereiches von 2 bis 2C
mm liegen.
Claims (3)
1. Mittel zur Wärmeerzeugung, bestehend aus einem feinkörnigen Gemisch eines oxidierbaren
Stoffes und eines Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß der oxidierbare Stoff ein
Alkalimetallsulfid, -polysulfid, -hydrogensulfid, ein
Hydrat oder Gemisch dieser Stoffe ist und ihn in einer Menge von 10 bis 90 Gew.-% des Mittels
enthält
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich einen Füllstoff enthält
3. Mittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß es den Füllstoff in einer Menge bis zum 9fachen Gewicht des aus oxidierbarem Stoff und
Katalysator bestehenden Mittels enthält
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