DK159207B - Braendbart middel og fremgangsmaade til fremstilling deraf - Google Patents

Description

i

DK 159207 B

Opfindelsen angår et brændbart middel, herunder et middel, der i form af relativt små stykker er anvendeligt.som antændelsesmiddel samt som middel,'der kan anvendes til fremstilling af kunstige brændestykker. Midlet ifølge .

5 opfindelsen kan også anvendes som brændstof.

Kendte brændbare midler omfatter de midler, der anvendes som antændelsesmiddel, tændmidler til trækul og kunstige brændestykker. Visse af disse midler omfatter brændstof i form af en voksart, gel eller pasta, eventuelt 10 forsynet med fyldstoffer omfattende organiske, brændbare faste stoffer, såsom træaffald (f.eks. savsmuld eller træspåner).

Midler af denne art benævnes ofte "brune antændelsesmidler", fordi tilstedeværelsen af det brændbare fyldstof sædvan-15 ligvis giver anledning til en brunfarvning.

En meget populær type antændelsesmiddel er af den type, der generelt er kendt som "hvidt antændelsesmiddel". Dette består sædvanligvis af en flydende brændstofolie, såsom kerosin indkapslet i porer i en blok af fast harpiks, 20 f.eks. urinstof-formaldehyd-harpiks. Produktet fremstil les ved at danne en olie-i-vand-emulsion, hvori den vandige fase indeholder prækursorer til harpiksen, hvilken vandig fase derpå hærdes til dannelse af produktet.

Fremstillingen af denne produkttype involverer for tiden 25 frigørelse af formaldehyd, der som bekendt virker irriterende, og anvendelsen af dette materiale er uønsket.

Typisk er "hvidt antændelsesmiddel" overlegen i sammenligning med "brunt" hvad angår det tidsrum, i hvilket midlet brænder i forbindelse med et givet brændstofindhold.

2

DK 159207 B

Desuden er den hvide farve blevet sat i forbindelse med antændelsesmidler.

Det har nu vist sig, at et brændbart middel, der ikke indeholder en på formaldehyd baseret harpiks, kan tilveje-5 bringe brændeegenskaber, der nærmer sig brændeegenskaberne af "hvide antændelsesmidler", og at det om ønsket kan have en hvid farve.

Ifølge opfindelsen tilvejebringes der en blok af et brændbart middel omfattende en geleret væske eller et fordråbe-10 ligt brændstof, der som fyldstof indeholder expanderet perlit, og som fortrinsvis i det væsentlige er frit for brændbare fyldstofmaterialer.

Et middel ifølge opfindelsen kan være af lignende art som et konventionelt middel'af typen "brunt antændelsesmiddel", 15 med undtagelse af, at expanderet perlit erstatter det or ganiske, brændbare faste stof, der er anvendt som fyldstof.

Det flydende brændstof kan være geleret ved hjælp af et passende fortykkelsesmiddel, såsom metalsæbe, herunder aluminiumstearater og -octanoater, carboxymethylcellulose, 20 hydroxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, nitrocellu lose, gummier, såsom xanthan, gummiarabicum, tragant, shellac, harpiks, lignosulfater, talloliefraktioner, quebracho-extrakter, caseinater, gelatiner, højere alkoholer, syntetiske polymere, såsom polybutanoler, ethylen-co-25 polymere, polyvinylalkoholer, polyvinylacetat, vinylcellu lose, polyketoner, polyestere, phenoxyharpikser, polymere dioler, vinyl-butyralharpikser, vinylacetat/polyvinylchlo-rid-copolymere, N-kokos-hydroxybutyramid, polyamider og u-organiske materialer, såsom silicaxerogel kendt som "røg-30 silica"), fortykkende lerarter, såsom bentonit, laponit, montmorillonit og blandinger deraf.

3

DK 159207 B

Andre uorganiske materialer kan være inkorporeret som supplerende fyldstoffer. Eksempler på materialer, der kan anvendes i forening med expanderet perlit, er kalk, kaolin, diatomejord, perlit-mineral, sand, FILLIT, der er et parti-5 kelformet fast stof, der er separeret fra kedelaske og som har form af mikrosfærer, vermiculit, talk og afbladet ver-miculit.

Naturligvis kan anvendelsen af visse af disse yderligere fyldstoffer være uforligeligt med opnåelsen af et hvidt 10 produkt.

Fortrinsvis er massefylden af ethvert sådant supplerende uorganisk, ikke brændbart, partikelformet, fast stof af lignende størrelse eller mindre end massefylden af den fordråbelige brændstofkomponent. Især er massefylden af det 15 faste stof meget mindre end massefylden af den fordråbe-lige brændstofkomponent.

Fortrinsvis er partiklerne af perlit og eventuelt supplerende uorganisk, fast stof impermeable for væsker, d.v.s. brændstoffet kan ikke fuldstændigt gennemtrænge partikler-20 nes indre. Dette kan opnås ved overtrækning af perlitten med et barrieremateriale, der kan være en polymer overtræks-blanding, såsom en alkydharpiks eller nitrocellulose eller en sæbe af et tungt metal, en silicone, et silicat, eller en olie, såsom en viskøs, ikke tørrende olie eller en tør-25 rende olie.

Den mængde af expanderet perlit, som kan inkorporeres, er op til 12% (vægt/vægt) af den totale blanding. Fortrinsvis er mængden under 8% (vægt/vægt), og man foretrækker især 1 til 6% (vægt/vægt).

30 Det foretrækkes, at den expanderede perlit har relativt 4

DK 159207 B

lille partikelstørrelse, f.eks. ca. 0,8 mm eller derunder, og at den har relativt lav tilsyneladende massefylde, f.eks. fra 40 til 60 kg/m . Produktet fra Johns Manville af kvalitet EUP/100/28 er af denne foretrukne type.

5 Blandingen ifølge opfindelsen kan generelt anvendes som antændelsesmidler eller optændingsmidler til trækul.

Midlerne kan passende tildannes i form af kunstige brændestykker .

Midlet ifølge opfindelsen kan fremstilles på mange for-10 skellige måder, i afhængighed af, om slutproduktet skal anvendes som antændelsesprodukt til ild på den ene side eller antændelsesmidler til grill-ovne på den anden side eller et kunstigt brændestykke. Fremstillingen af sådanne produkttyper er kendt, og inkorporeringen af den expandere-15 de perlit kan gennemføres ved tilblanding på et passende stadium. Fortrinsvis tilsættes den expanderede perlit kort tid før produktet foreligger i hærdet tilstand og i blokform eller tilstrækkeligt hærdet til at blive udskåret i blokke. Dette frembringer den minimale kontakttid mellem 20 flydende brændstof og perlitten, og det minimerer som følge deraf absorptionen af brændstoffet ved hjælp af perlitten.

Generelt foretrækkes det derfor, at gelen først tildannes ud fra passende komponenter, d.v.s. et fortykkelsesmid-25 del, som beskrevet i det foregående, fortrinsvis røgsili- ca eller en sæbe og brændstofkomponent i flydende form, f.eks. en alkohol eller kerosin. Den expanderede perlit kan derpå tilblandes dertil under omrøring til opnåelse af ensartet fordeling. Imidlertid kan den expanderede perlit 30 dispergeres i brændstoffet, mens den foreligger i flydende 5

DK 159207 B

form, og derpå kan blandingen geleres, såsom ved tilsætning af sæbe eller dannelsen deraf in situ. Man har iagttaget, at slutproduktet ofte har stivere konsistens end den initialt dannede gel.

5 Når man anvender sæbe til gelering, er det fortrinsvis en sæbe, der er afledet af en Cj^ - C^g fedtsyre. Fortrinsvis er sæben mættet, fordi sådanne frembringer fastere geler. Et eksempel på et foretrukket materiale er natrium-stearat. Man kan yderligere eller som et alternativ anven-10 de sæber af tungere metaller, såsom aluminiumstearat. Det er ikke nødvendigt, at brændstoffet normalt skal være flydende, og materialer såsom "slack wax" kan geleres med sæbe. Foretrukne proportioner af brændstof og sæbe er 3 til 25 vægt-?0 sæbe, især 8 til 15 vægt-°o sæbe, baseret på 15 vægten af brændstof og sæbe.

Man kan lade den netop tildannede blanding henstå, indtil den har tilfredsstillende konsistens til derefter at blive udskåret i blokke. Som et alternativ kan blandingen støbes i individuelle blokke og omhylles, når de er hærdet 20 til en håndterbar konsistens. En anden måde, hvorpå man kan præsentere produktet, er i forseglede konvolutter, der passer stramt til de ydre overflader af blokkene, når de er hærdet.

Når en sådan blanding skal anvendes som kunstigt brænd-25 stykke, kan passende store stykker formes, såsom ved ex- trudering eller kompression og eventuelt ved omhylling.

Brændbare blandinger ifølge opfindelsen kan fortrinsvis antændes med en tændstik.

Opfindelsen skal nu illustreres ved følgende eksempler, 6

DK 159207 B

hvor dele er vægtdele.

EKSEMPEL 1

Man fremstillede en som stamblanding tjenende gelblanding på basis af isopropanol ved at tilsætte 5 dele 5 CABOSIL M-5, en røgsilica, til 95 dele isopropanol under omrøring.

2 dele expanderet Perlit af kvaliteten EUP/100/28 blev tilsat under omrøring til 100 dele af gelen.

30 g aliquoter af det resulterende, pastaagtige, faste 10 stof blev tildannet til blokke og antændt i en stand- dardtallerken af laboratorietypen med diameter 65 mm og dybde 12 mm, og man iagttog brændetiden fra antændelse til selvslukning, der var endepunktet. Man gennemførte af sammenligningsgrunde en blindprøve uden perlit. De 15 opnåede resultater var som følger:

Observeret brændetid min -sek.

Prøver med 2¾ Perlit 22 00

Prøv uden Perlit 15-30

Det ses således, at brændetiden for en blanding ifølge opfindelsen var forhalet i sammenligning med blindprøven, hvilket betyder en forøgelse af effektiviteten af anvendelsen af isopropanol.

20 EKSEMPEL 2

Man tilsatte expanderet Perlit af kvalitet EUP/100/28 til dele af stamblandingen fra eksempel 1 i voksende koncentrationer, og brændetiderne blev iagttaget i 30 g blok-

DK 159207 B

7 ke af det derved fremkomne, bløde, pastaagtige, faste stof, i en standardtallerken af laboratorietypen, som i eksempel 1, sammen med en blindprøve, der manglede den expanderede perlit.

5 De fremkomne resultater var som følger:

Procentrisk mængde af Perlit (vægt/vægt) Observeret brændetid min. - sek.

intet (kontrol) 15 - 30 0,5 17 - 45 1 18-30 2 22-00 3 25-50 5 16-10

Med et indhold af Perlit på 5% slukkede en undertrykkelse frembragt af langsom frigørelse af brændstof flammen på et præmaturt tidspunkt, hvorved en del af brændstoffet blev ladt tilbage i ubrændt tilstand.

10 Der foreligger en signifikant forhaling af brændetiden i de fleste af disse prøver i sammenligning med kontrollen; imidlertid vil mængden af tilstedeværende fordråbelig brændstof reduceres med voksende koncentration af Perlit. Dette er ensbetydende med, at der forekommer en for-15 bedring af effektiviteten af forbrændingen af brændstoffet.

EKSEMPEL 3

Der fremstilles et ethanol-gel som i eksempel 1, idet man 8

DK 159207 B

erstatter isopropanol med industriel methyleret spiritus.

Der gennemførtes forbrændingsprøver på 30 g blokke på blandinger af gelen med forskellige koncentrationer af det expanderede Perlit, som det i eksempel 1 anvendte, 5 fremstillet ved blanding under omrøring til dannelse af et pastaagtigt, ikke-separerede fast stof. Brændeprøverne var analoge med de i eksempel 1 anførte:

Procentisk mængde af Perlit (væqt/væqt) Observeret brændetid min. - sek.

i. intet (kontrol) 18 - 30 ii. 1 20-10 iii. 2 23-45 iv. 3 24-00 v 4 24-00 vi. 5 22-30

Med et indhold af Perlit på 5% slukkede en undertrykkel-10 se frembragt af langsom frigørelse af brændstof flammen på et præmaturt tidspunkt, hvorved en del af brændstoffet blev ladt tilbage i ubrændt tilstand. 1 ii iii iv v vi

Gennemsnitlig vægt af prøve (g) 30 30 30 30· 30 30

Observeret brændetid 18,5 20,17 23,75 24,00 24,00 22,50

Procentisk mængde af ethanol (vægt/vægt) i prøve 95 94,05 93,10 92,15 91,2 90,25

Brændetid per g ethanol 0,65 0,71 0,85 0,87 0,88 0,83 i prøven 9

DK 159207 B

Det ses således, at der forekommer forhaling af brændetiden med en inkorporering af Perlit på op til 5%, og at der samtidig foreligger en forøget effektivitet hvad angår udnyttelsen af alkohol.

5 EKSEMPEL 4

Man fremstillede en kerosin-gel som i eksempel 1, idet man erstattede isopropanol med kerosin.

Man gennemførte brændeprøver, der var analoge med brænde-prøverne i de tidligere eksempler, under anvendelse af 30g 10 blokke af blandinger af gelen med forskellige koncentra tioner af den expanderede Perlit som anvendt i eksempel 1. Blandingerne blev fremstillet ved tilblånding under omrøring under anvendelse af en folde virkning af de passende mængder af gel og expanderet Perlit: i ii iii iv v vi

Gennemsnitlig vægt af prøve (g) 30 30 30 30 30 30

Observeret brændetid (min)17,67 19,17 18,50 19,17 18,08 19,25

Procentrisk mængde af kerosin (vægt/vægt) i prøve 95 94,05 93,10 92,15 91,20 90,25

Brændetid per g kerosin i 0,62 0,68 0,66 0,69 0,66 0,71 prøven (min.) 15 Det ses således, at der forekommer en forhaling af brænde- tiden op til en inkorporering af Perlit på 5%, og samtidigt forekommer der forøget effektivitet hvad angår kero-sinudnyttelsen, skønt det omfang, hvori der finder en ændring sted, i dette eksempel er klart forskelligt fra det 20 tilsvarende omfang i eksempel 3.

10

DK 159207 B

Ved betragtning af de i det foregående angivne eksempler fremgår det, at de undersøgte midler ifølge opfindelsen udviser forskellige overraskende fordele i sammenligning med blindprøverne.

5 For det første har det vist sig, at en stor reduktion af massefylden af det brændbare middel kan være et resultat af tilsætningen af expanderet perlit, mens den observerede brændetid (varigheden af brændetiden i minutter per enhedsstørrelse af blok af materiale) ikke synes at blive 10 reduceret, hvilket er ensbetydende med en forbedring af effektiviteten af udnyttelsen af det fordråbelige brændstof per nehedsvolumen produkt.

Reduktionen af massefylden er i sig selv fordelagtig, fordi det større produkt kan produceres uden anvendelse af extra 15 brændstof eller fordi den eksisterende produktstørrelse kan bibeholdes under brændstofbesparelse.

Mens det i mange tilfælde gælder, at inkorporeringen af expanderet perlit forbedrer effektiviteten af brændstoffets brænding, er det for tiden ikke klart, hvorledes denne 20 effekt opnås. Den kunne skyldes strukturen af den expan- derede perlit. I tilfælde af de mere faste midler kan perlitten blot tilvejebringe en mere eller mindre stiv struktur indeni en brændende blok, hvilket ville forhindre den lille skrumpningseffekt, der normalt ledsa-25 ger kollaps af blokken under brænding, med deraf fælgen de forbedring af brændingen. Faste blokke, der er eksemplificeret i det foregående, viser en effektivitet af brændstofbrænding, der tenderer i retning af effektiviteten af såkaldt "hvidt antændelsesmiddel" ved brænding 30 af fordråbeligt brændstof.

11

DK 159207 B

Igen kan det skyldes en varmeisolerende effekt af perlit-ten, der frembringer en reduceret varmestrømning til brænd stoffet i blokkens indre, hvilket resulterer i en reduceret fordampningshastighed ved den brændende overflade, 5 eller en eller anden kombination af disse effekter.

Claims (7)

1. Blok af et brændbart middel, som omfatter et geleret, flydende eller fordråbeligt brændstof, kendetegnet ved, at midlet indeholder expanderet perlit, der 5 er expanderet deri.

2. Blok ifølge krav 1, kendetegnet ved, at brændstoffet er en carbonhydridolie eller en alkohol.

3. Blok ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at brændstoffet er geleret med en sæbe, carboxy- 10 methylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxypropyl- cellulose, nitrocellulose, en gummiart, en shellak,, en harpiks, et lignosulfat, en talloliefraktion, en quebracho-extrakt, et caseinat, gelatine, en højere alkohol, polybutanol, ethylencopolymer, polyvinylalkohol, 15 polyvinylacetat, vinylcellulose, polyketon, polyester, phenoxyharpiks, polymerdiol, vinylbutyralharpiks, vinylacetat /polyvinylchlorideopolymer, N-kokoshydroxybuturamid, et polyamid en fortykkende lerart eller silica-xerogel.

4. Blok ifølge ethvert af de foregående krav, ken detegnet ved, at den indeholder op til 8 vægt-?i expanderet perlit,

5. Blok ifølge krav 4, kendetegnet ved, at den indeholder mellem 1 og 6 vægt-K expanderet perlit.

6. Blok ifølge ethvert af de foregående krav, kende tegnet ved, at den expanderede perlit har en gennemsnitlig partikelstørrelse på ca. 0,8 mm eller derunder og en tilsyneladende massefylde fra 40 til 60 kg/m^. DK 159207 B

7. Fremgangsmåde til fremstilling af et brændbart middel, kendetegnet ved, at man tildanner en blanding, der omfatter geleret flydende eller fordråbeligt brændstof og expanderet perlit, og at man tildanner blandingen til 5 blokke.